Question

【題目】 肼(N2H4)具有強(qiáng)還原性，可用作火箭燃料、抗氧劑等。

（1）肼可以由氨氣反應(yīng)制得，已知部分化學(xué)鍵鍵能如下表所示：

化學(xué)鍵	H—H	N≡N	N—H
鍵能/kJ·molˉ1	a	b	c

①工業(yè)上合成氨的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝____ kJ·mol－1

②合成氨反應(yīng)的活化能很大，能加快反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)活化能的方法是____。

（2）肼作火箭燃料與二氧化氮反應(yīng)生成氮?dú)夂退�。已知部分反�?yīng)熱化學(xué)方程式如下：

N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1

2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1

N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1

寫出肼作火箭燃料時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式____。

（3）肼－空氣燃料電池是一種環(huán)保型燃料電池，結(jié)構(gòu)如圖所示；

①肼－空氣燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為____。

②全釩液流可充電電池結(jié)構(gòu)如圖所示，將肼－空氣燃料電池的A極與全釩液流可充電電池的C極相連，B極與D極相連，寫出陰極的電極反應(yīng)式____。

（4）肼可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，肼的優(yōu)點(diǎn)是____。

Answer 1

【答案】3a＋b－6c 增大反應(yīng)物濃度（或升高溫度或增大壓強(qiáng)） 2N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O (g) ΔH＝－1152.8 kJ·mol－1 N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O VO2+＋2H+＋e－＝VO2+＋H2O 處理后無電解質(zhì)溶液生成，不會腐蝕鍋爐

【解析】

(1)①根據(jù)ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和計(jì)算；

②結(jié)合影響反應(yīng)速率的因素溫度、壓強(qiáng)、濃度和催化劑對反應(yīng)活化能的影響分析；

(2)已知：①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1，②2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1，③N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1，由蓋斯定律可知③×2-②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)═3N2(g)+4H2O(g)，由此計(jì)算△H；

(3)①燃料電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)；

②燃燒電池通O2的極為正極，則A極為負(fù)極，全釩液流可充電電池的C極相連，則C極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)；

(4)肼的氧化產(chǎn)物為N2，而Na2SO3處理水中溶解的O2的產(chǎn)物為SO42-。

(1)①合成氨的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝反應(yīng)物的鍵能和-生成物的鍵能和=(bkJ·molˉ1)+(akJ·molˉ1)×3-(ckJ·molˉ1)×6=(3a＋b－6c)kJ·mol－1；

②影響反應(yīng)速率的常見因素溫度、壓強(qiáng)、濃度和催化劑中，只有催化劑能降低反應(yīng)反應(yīng)活化能加快反應(yīng)速率，則能加快反應(yīng)速率但不改變反應(yīng)活化能的方法只能是增大反應(yīng)物濃度或升高溫度或增大壓強(qiáng))；

(2)已知：①N2(g)＋O2(g)＝2NO(g) ΔH＝＋183 kJ·mol－1，②2NO(g)＋O2(g)＝2NO2(g) ΔH＝－116.2 kJ·mol－1，③N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) ΔH＝－543 kJ·mol－1，由蓋斯定律可知：③×2-②-①可得2N2H4(g)+2NO2(g)═3N2(g)+4H2O(g)，則△H=(－543 kJ·mol－1)×2-(－116.2 kJ·mol－1)-(＋183 kJ·mol－1)=－1152.8 kJ·mol－1，即肼作火箭燃料時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為2N2H4(g)＋2NO2(g)＝3N2(g)＋4H2O (g) ΔH＝－1152.8 kJ·mol－1；

(3)①燃料電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，即肼發(fā)生氧化反應(yīng)生成N2，則負(fù)極電極反應(yīng)式為N2H4＋4OH－－4e－＝N2↑＋4H2O；

②燃燒電池通O2的極為正極，則A極為負(fù)極，全釩液流可充電電池的C極相連，則C極為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，即VO2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成VO2+，則陰極電極反應(yīng)式為VO2+＋2H+＋e－＝VO2+＋H2O；

(4)使用Na2SO3處理水中溶解的O2產(chǎn)生Na2SO4，易腐蝕鍋爐，而肼水中的氧，反應(yīng)產(chǎn)物為N2和H2O，不會腐蝕鍋爐。