Question

肼（N₂H₄）又称联氨，是一种可燃性液体，其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染，故可以用作火箭燃料．
（1）已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol，2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=一1135.7kJ/mol．则肼完全燃烧的热化学方程式为______．
（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溶液．该电池放电时，正极的电极反应式是______，电池工作一段时间后，电解质溶液的pH将______（填“增大”、“减小”、“不变”）．
（3）如图是一个电化学装置示意图．用肼--空气燃料电池做此装置的电源．
①如果A为含有锌、银、金三种杂质的粗铜，B为纯铜，C为CuSO₄．该装置的实际意义是______．
②如果A是铂电极，B是石墨电极，C是AgNO₃溶液，若B极增重10.8g，该燃料电池理论上消耗______molN₂H₄．
（4）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，用电离方程式表示肼的水溶液显碱性的原因______．
（5）常温下将0.2mol/L HCl溶液与0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积的变化），若测得混合溶液的pH=6，则混合溶液中由水电离出的c（H⁺）______0.1mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H⁺）（填“大于”、“小于”、或“等于”）．
（6）已知：在相同条件下N₂H₄?H₂O的电离程度大于N₂H₅C1的水解程度．常温下，若将0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，则溶液中N₂H^-₅、Cl^-、OH^-、H⁺离子浓度南大到小的顺序为______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据盖斯定律来计算反应热，并书写热化学反应方程式；
（2）肼--空气燃料电池，正极为氧气得电子发生还原反应，该电池反应生成水，氢氧根离子的浓度变小；
（3）①阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液为CuSO₄溶液，则该装置为粗铜精炼；
②A是铂电极，B是石墨电极，C是AgNO₃溶液，B极发生Ag⁺+e^-═Ag，由电子守恒计算消耗的N₂H₄；
（4）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH^-和阳离子；
（5）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子；
（6）将0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N₂H₄?H₂O、N₂H₅C1，由相同条件下N₂H₄?H₂O的电离程度大于N₂H₅C1的水解程度，
则溶液显碱性，即c（OH^-）＞c（H⁺）．
解答：解：（1）根据①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/tool，
②2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=一1135.7kJ/mol，
由盖斯定律可知，可得N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol；
（2）肼--空气燃料电池，正极为氧气得电子发生还原反应，电极反应为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，，
该电池反应为N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，生成水，则氢氧根离子的浓度变小，溶液的pH减小，
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；减小；
（3）①阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解液为CuSO₄溶液，则该装置为粗铜精炼，故答案为：精炼粗铜；
②A是铂电极，B是石墨电极，C是AgNO₃溶液，B极发生Ag⁺+e^-═Ag，由电子守恒可知N₂H₄～4e^-～4Ag，
n（Ag）==0.1mol，
则消耗的N₂H₄的物质的量为0.1mol×=0.025mol，故答案为：0.025；
（4）肼易溶于水，它是与氨类似的弱碱，则电离生成OH^-和阳离子，电离方程式为N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；
N₂H⁺₅+H₂ON₂H⁺₆+OH^-，
故答案为：N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；N₂H⁺₅+H₂ON₂H⁺₆+OH^-；
（5）常温下，混合溶液的pH=6，溶液显酸性，则酸电离产生的氢离子大于水电离产生的氢离子，由水电离出的
c（H⁺）为10^-8mol/L，0.1mol/LHCl溶液中由水电离出的c（H⁺）为=10^-13mol/L，故答案为：大于；
（6）将0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液与0.1mol/L HCl溶液等体积混合，得到等量的N₂H₄?H₂O、N₂H₅C1，由相同条件下N₂H₄?H₂O的电离程度大于N₂H₅C1的水解程度，
则c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-），又溶液显碱性，即c（OH^-）＞c（H⁺），电离、水解的程度都不大，
所以c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案为：c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
点评：本题为综合性习题，考查盖斯定律、热化学反应方程式、电化学、电离、水解、离子浓度大小的比较等知识点，难度较大，注重高考热点的考查及知识迁移能力的训练．