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【题目】(N2H4)具有强还原性,可用作火箭燃料、抗氧剂等。

(1)肼可以由氨气反应制得,已知部分化学键键能如下表所示:

化学键

H-H

N≡N

N-H

键能/kJ·mol-1

a

b

c

工业上合成氨的反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=_____kJ·mol-1

(2)空气燃料电池是一种环保型燃料电池,结构如图 1 所示

空气燃料电池的负极反应式为_____

全钒液流可充电电池结构如图 2 所示,将肼空气燃料电池的 A 极与全钒液流可充电电池的 C 极相连,B 极与 D 极相连,写出阴极的电极反应____

(3)肼可用于处理高压锅炉水中的氧,防止锅炉被腐蚀,与使用 Na2SO3 处理水中溶解的 O2 相比,肼的优点是_____

【答案】b+3a-6c N2H4+4OH--4e- = N2↑+4H2O VO2++2H++e-=VO2++H2O 用肼处理,不会产生硫酸钠电解质,避免对锅炉造成腐蚀

【解析】

(1)利用反应物的总键能与生成物的总键能之差,可求出工业上合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH

(2)①从图中可以看出,肼空气燃料电池中,A为负极,B为正极,负极N2H4失电子的产物与OH-反应生成H2ON2,由此可写出电极反应式。

空气燃料电池的 A (负极)与全钒液流可充电电池的 C 极相连,则C极为阴极,B (正极) D (阳极)相连,则阴极(C) VO2+得电子的产物与H+反应,生成H2OVO2+,由此可写出电极反应式。

(3)肼处理水中的氧,生成N2和水,而Na2SO3 处理水中溶解的 O2,生成Na2SO4电解质,易使锅炉发生吸氧腐蚀。

(1) ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能= [(b+3a)-6c] kJ·mol-1 =( b+3a-6c)kJ·mol-1。答案为:b+3a-6c

(2)①由以上分析可知,肼空气燃料电池中,A为负极,N2H4失电子的产物与OH-反应生成H2ON2,电极反应式为N2H4+4OH--4e- = N2↑+4H2O。答案为:N2H4+4OH--4e- = N2↑+4H2O

②肼空气燃料电池中,阴极(C) VO2+得电子的产物与H+反应,生成H2OVO2+,电极反应式为VO2++2H++e- =VO2++H2O。答案为:VO2++2H++e- =VO2++H2O

(3)肼处理水中的氧,生成N2和水,而Na2SO3处理水中溶解的O2,生成Na2SO4电解质,易使锅炉发生吸氧腐蚀,从而得出肼的优点是用肼处理,不会产生硫酸钠电解质,避免对锅炉造成腐蚀。答案为:用肼处理,不会产生硫酸钠电解质,避免对锅炉造成腐蚀。

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实验编号

T/℃

CO 初始浓度/mol·L-1

NO 初始浓度/mol·L-1

催化剂的比表面积/m·g-1

300

4.5×10-3

1.5×10-3

100

______

4.5×10-3

1.5×10-3

200

500

4.5×10-3

_________

200

请在上表格中填入剩余的实验条件数据,三组实验中的反应速率由快到慢的顺序为 ______(填实验编号)

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