Question

8．肼（N₂H₄）又称联氨，广泛用于火箭推进剂、化工原料及燃料电池等方面．请回答下列问题：
（1）肼是火箭的高能燃料，该物质燃烧时生成水蒸气和氮气，已知某些化学键能如下：

化学键	O-H	N-N	N-H	O=O	N═N
键能/KJ•mol-1	467	160	391	498	945

①N₂H₄中氮元素的化合价为-2．
②气态N₂H₄在氧气中燃烧的热化学方程式为N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591kJ/mol．
（2）传统制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，该反应的离子方程式为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
（3）肼燃料电池原理如图所示，左边电极上发生反应的电极反应式为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．
（4）盐酸肼（N₂H₆Cl₂）是一种化工原料，属于离子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理与NH₄ Cl类似，但分步水解．
①写出盐酸肼第一步水解的离子方程式N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺．
②盐酸肼水溶液中离子浓度的关系为B （填序号）．
A．c（Cl^-）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
B．c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
C． c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O⁺]）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）
（5〕常温下，将0.2mol/L盐酸与0.2mol/L肼的溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积变化〕．若测定混合液的pH=6，混合液中水电离出的H⁺与0.1mol/L盐酸中水电离出的H⁺浓度之比为10⁷：1．

Answer 1

分析 （1）①根据化合价代数和为0，N₂H₄中氮元素的化合价为-2；
②反应热等于反应的总键减去生成物的总键能；
（2）NaClO氧化NH₃生成肼和氯化钠；
（3）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水；
（4）①根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子来书写水解方程式；
②A、水解产生的氢离子与N₂H₅•H₂O⁺的浓度相等，结合水电离产生氢离子；
B、溶液中离子浓度大小为：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
C、依据溶液中质子数守恒分析，计算式错误，故C错误；
（5〕常温下，将0.2mol/L盐酸与0.2mol/L肼的溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积变化〕，两者恰好完全反应生成盐酸肼，水解呈酸性，所以混合液中水电离出的H⁺的浓度为：10^-6mol/L，而0.1mol/L盐酸中水电离出的H⁺浓度10^-13mol/L，由此分析解答．

解答 解：（1）①根据化合价代数和为0，N₂H₄中氮元素的化合价为-2，故答案为：-2；
②气态N₂H₄在氧气中燃烧的化学方程式为：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O的反应热为：391×4+160+498-945-4×467=一591 kJ/mol，所以的反应热的化学方程式为：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591 kJ/mol，故答案为：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591 kJ/mol；
（2）制备肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反应为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（3）左端为负极，在碱性电解质中失去电子生成氮气和水，电极反应为N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案为：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（4）①根据铵根离子的水解产物是氨水和氢离子，所以盐酸肼第一步水解反应的离子方程式为：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺，
故答案为：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
②A、水解产生的氢离子与N₂H₅•H₂O⁺的浓度相等，结合水电离产生氢离子，所以c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（OH^-），故A错误；
B、溶液中离子浓度大小为：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故B正确；
C、依据溶液中质子数守恒分析可知2c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O⁺]）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）
，故C错误；故选B；
（5〕常温下，将0.2mol/L盐酸与0.2mol/L肼的溶液等体积混合（忽略混合后溶液体积变化〕，两者恰好完全反应生成盐酸肼，水解呈酸性，所以混合液中水电离出的H⁺的浓度为：10^-6mol/L，而0.1mol/L盐酸中水电离出的H⁺浓度10^-13mol/L，所以两者的比为：10^-6：10^-13=10⁷：1，故答案为：10⁷：1．

点评 本题考查了原电池和电解池原理、热化学方程式的书写、离子浓度的比较等知识点，明确原电池和电解池原理的内涵是解本题关键，难点是电极反应式的书写，书写电极反应式要结合电解质溶液酸碱性，难度中等．