Question

北京时间2013年12月2日凌晨1时30分，我国的“嫦娥三号”月球探测器在西昌卫星发射中心发射升空，发射“嫦娥三号”月球探测器的火箭推进器中装有还原剂肼（N₂H₄）和氧化剂N₂O₄，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，并放出大量的热．已知0.4mol气态肼和足量N₂O₄气体反应生成氮气和水蒸气时放出219.3kJ的热量．
（1）写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式：

 

；
（2）已知H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，则16g气态肼与足量N₂O₄气体反应生成氮气和液态水时，放出的热量是

 

；
（3）肼除应用于火箭燃料外，还可作为燃料电池的燃料，由肼和空气构成的碱性燃料电池的负极反应式为：

 

，正极反应式为：

 

；
（4）向次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼，写出反应的离子方程式：

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式,常见化学电源的种类及其工作原理

专题：化学反应中的能量变化,电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）已知0.4mol气态肼和足量N₂O₄气体反应生成氮气和水蒸气时放出219.3kJ的热量，2mol气态肼反应放热1096.5kJ；
（2）依据盖斯定律结合热化学方程式计算得到；
（3）由肼和空气构成的碱性燃料电池，依据原电池原理，肼在负极失电子生产氮气，氧气在正极得到电子生成氢氧根离子；
（4）次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼，则次氯酸根离子具有氧化性被还原为氯离子，结合原子守恒和电荷守恒配平书写．

解答： 解：（1）已知0.4mol气态肼和足量N₂O₄气体反应生成氮气和水蒸气时放出219.3kJ的热量，2mol气态肼反应放热1096.5kJ，标注物质聚集状态和对应反应焓变，写出的热化学方程式为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.5kJ?mol^-1；
故答案为：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.5kJ?mol^-1；
（2）已知①H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，②2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1096.5kJ?mol^-1；
依据盖斯定律②-①×4得到 2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（l）△H=-1272.5kJ?mol^-1；
则16g气态肼物质的量为0.5mol与足量N₂O₄气体反应生成氮气和液态水时，放出的热量=0.5mol×1272.5KJ/mol×

1

2

=318.1KJ；
故答案为：318.1 kJ；
（3）由肼和空气构成的碱性燃料电池，依据原电池原理，肼在负极失电子生产氮气，电极反应为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；氧气在正极得到电子生成氢氧根离子，电极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（4）次氯酸钠溶液中通入一定物质的量的氨气可生成肼，则次氯酸根离子具有氧化性被还原为氯离子，结合原子守恒和电荷守恒配平得到离子方程式为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
故答案为：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

点评：本题考查了热化学方程式书写，盖斯定律的计算应用，原电池原理的分析判断，电极反应书写式解题关键，题目难度中等．