Question

9．肼（N₂H₄）是一种高能燃料，在工业生产中用途广泛．
（1）0.5mol肼中含有2 mol极性共价键．
（2 ） 肼的性质与氨气相似，易溶于水，有如下反应过程：
N₂H₄+H₂O?N₂H₄•H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
①常温下，某浓度N₂H₅C1溶液的pH为5，则该溶液中由水电离产生的c（H⁺）为1×10^-5mol/Lmol/L．
②常温下，0.2mol/l₂N₃H₄溶液0.1mol/l₂HCl溶液等体积混合，混合溶液的pH＞7，
则溶液中e（N₃H₄⁺）＞e（N₃H₄•H₂O）（填“＞”、“＜”或“=”）
（3）工业上可用肼（N₃H₄）与新制Cu（OH）₂反应制备纳米级Cu₂O₂，同时放出N₂，该反应的化学方程式为4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O．
（4）发射火箭是，肼为燃料，双氧水为氧化剂，两者反应成氮气与水蒸气．已知1.6g液态在上述反应中放出64.22KJ的热量，写出该反应的热化学方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4kJ/mol．
（5）肼=双氧水燃料电池由于其较高的能量密度而广受关注，其工作原理如图所示．则电池正极反应式为H₂O₂+2e^-=2OH^-，电池工作过程中，A级区溶液的pH减小（填“增大”“减小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）根据1molN₂H₄中有4mol的极性共价键计算；
（2）①N₂H₅C1类比铵盐，离子水解促进了水的电离，溶液中的氢离子就是水电离的；
②0.2mol/lN₃H₄溶液0.1mol/lHCl溶液等体积混合，变成了等物质的量的N₃H₄Cl和N₃H₄•H₂O的混合液，根据混合溶液的pH＞7判断；
（3）在加热条件下，用液态肼（N₂H₄）还原新制的Cu（OH）₂制备Cu₂0，同时放出N₂，结合质量守恒定律和氧化还原反应可写出此反应的化学方程式；
（4）1.6g液态N₂H₄的物质的量为$\frac{1.6g}{32g/mol}$=0.05mol，在上述反应中放出64.22kJ的热量，则1mol液态N₂H₄在上述反应中放出的热量为$\frac{64.22}{0.05}$=1284.4kJ，依此书写热化学方程式；
（5）根据反应N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）及原电池原理分析；该反应生成水，导致氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小．

解答 解：（1）1molN₂H₄中有4mol的极性共价键，所以0.5mol肼中含有2mol极性共价键，故答案为：2；
（2）①N₂H₆C1₂溶液的pH为5，N₂H₆²⁺离子结合了水电离的氢氧根离子，促进了水的电离，溶液中氢离子来自水的电离，故该溶液中由水电离产生的c（H⁺）=10^-PH=1×10^-5mol/L，故该溶液中由水电离产生的c（OH^-）=c（H⁺）=1×10^-5mol/L，故答案为：1×10^-5mol/L；
②0.2mol/lN₃H₄溶液0.1mol/lHCl溶液等体积混合，变成了等物质的量的N₃H₄Cl和N₃H₄•H₂O的混合液，由于混合溶液的pH＞7，则N₃H₄•H₂O的电离大于N₃H₄⁺离子的水解，故溶液中c（N₃H₄⁺）＞c（N₃H₄•H₂O），
故答案为：＞；
（3）根据反应物N₂H₄和Cu（OH）₂，生成物是Cu₂0、H₂O和N₂，可得化学方程式为4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O，
故答案为：4Cu（OH）₂+N₂H₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N₂↑+2Cu₂O+6H₂O；
（4）1.6g液态N₂H₄的物质的量为$\frac{1.6g}{32g/mol}$=0.05mol，在上述反应中放出64.22kJ的热量，则1mol液态N₂H₄在上述反应中放出的热量为$\frac{64.22}{0.05}$=1284.4kJ，故该反应的热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4 kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1284.4 kJ/mol；
（5）发生反应为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g），该反应中N₂H₄失去电子被氧化，H₂O₂得到电子被还原，则燃料电池中在正极得到电子生成氢氧根离子，电极反应式为：H₂O₂+2e^-=2OH^-；
根据电极总反应可知，反应后生成氮气和水，导致电解质溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，
故答案为：H₂O₂+2e^-=2OH^-；减小．

点评 本题考查较为综合，难度较大，涉及电子式、热化学方程式、化学方程式、电极反应式的书写、离子浓度大小的比较及相关物质的量浓度的计算等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及综合应用用能力．