Question

【题目】肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。

（1）已知在101 kPa时，32.0 g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624 kJ(25 ℃时)，N2H4完全燃烧的热化学方程式是__________________________________。

（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。肼－空气燃料电池放电时，正极的反应式是___________________________；负极的反应式是____________________________。

（3）下图是一个电化学过程示意图。

①锌片上发生的电极反应式是_________________________________________________。

②假设使用肼－空气燃料电池作为本过程中的电源，铜片的质量变化为128 g，则肼－空气燃料电池理论上消耗标准状况下的空气______L(假设空气中氧气体积分数为20%)。

（4）有同学想把Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应设计成原电池，你认为是否可行？________(填“是”或“否”)

Answer 1

【答案】 N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624 kJ·mol－1 O2＋4e－＋2H2O===4OH－ N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O Cu2＋＋2e－===Cu 112 否

【解析】（1）32.0 g N2H4即1molN2H4在氧气中完全燃烧生成氮气和水，放出热量624 kJ(25 ℃时)， N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l) ΔH＝－624 kJ·mol－1 ；（2）燃料电池中，正极上是氧气发生得电子的还原反应，在碱性环境下，电极反应式为：2H2O+O2+4e－=4OH－；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↑。（3）①与电源负极相连的是电解池的阴极，在阴极上阳离子铜离子发生得电子的还原反应，即Cu2＋+2e－=Cu；②铜片上的电极反应为：Cu-2e－=Cu，Cu的质量变化128g，根据电极反应，转移电子为4mol，根据反应N2H4+O2=N2+2H2O，当转移电子4mol时，消耗氧气的物质的量是1mol，氧气的体积是空气体积的五分之一，所以消耗空气的体积是5mol，即112L；（4）Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池。