Question

5．（1）肼（N₂H₄）又称联氨，在常温下是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．已知在101kPa时，N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和H₂O，写出该反应的化学方程式N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O．
（2）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶空气燃料电池放电时：
正极的电极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
负极的电极反应式：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）假设使用肼-空气燃料电池作为电源，有4mol电子在电路中经过，则肼-空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气112L（假设空气中氧气体积分数为20%）．

Answer 1

分析 （1）根据N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和H₂O，写出其相应的化学方程式；
（2）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极为氧气得电子发生还原反应；
（3）根据转移电子计算消耗的氧气，根据氧气计算需要空气的体积．

解答 解：（1））因为N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和H₂O，所以其化学反应方程式为：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，
故答案为：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O；
（2）燃料电池中，负极上投放的是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应，在碱性环境下的反应式为：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正极为氧气得电子发生还原反应，在碱性环境下的反应式为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）若有4mol电子在电路中经过，则根据正极反应O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，有1mol氧气消耗，则需要空气的体积=$\frac{1mol}{20%}$×22.4L/mol=112L，故答案为：112．

点评 本题考查了方程式的书写、燃料电池原理，明确燃料电池的正负极的反应即可解答，难度中等．