Question

19．（1）肼（N₂H₄）可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ （g）△H₁=-195kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
寫出肼和N₂O₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，無(wú)污染，能量高，有廣泛的應(yīng)用前景．其工作原理如圖所示，回答下列問(wèn)題：
①該燃料電池的負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
②電池工作時(shí)，OH^-移向a極（“a”或“b”）
③當(dāng)電池放電轉(zhuǎn)移5mol電子時(shí)，至少消耗燃料肼40g．
（3）LiCoO₂可用作一種鋰離子電池的正極材料．該鋰離子電池充電過(guò)程中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi⁺+xe-═Li_xC₆，正極發(fā)生LiCoO₂與Li_1-xCoO₂之間的轉(zhuǎn)化，寫出放電時(shí)電池總反應(yīng)方程式Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)蓋斯定律，②×2-①可得目標(biāo)熱化學(xué)方程式；
（2）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液的酸堿性即可；
②原電池中陰離子移向負(fù)極；
③據(jù)負(fù)極電極反應(yīng)式計(jì)算消耗燃料肼的質(zhì)量．
（3）結(jié)合電極方程式以及兩極的變化，判斷反應(yīng)物和生成物，可書寫總方程式．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，與氧化劑N₂H₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣，將方程式②×2-①得肼和N₂H₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol，
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，肼中的N從-2價(jià)升高到0價(jià)，堿性電池中，其電極反應(yīng)式應(yīng)為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
②原電池中陰離子移向負(fù)極，a為負(fù)極，所以電池工作時(shí)，OH^-移向a電極，故答案為：a；
③負(fù)極電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)消耗肼32g，則轉(zhuǎn)移5mol電子消耗肼32g×$\frac{5}{4}$=40g，故答案為：40；
（3）放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Li_xC₆-xe^-═6C+xLi⁺，正極Li_1-xCoO₂+xLi⁺+xe^-=LiCoO₂，總電池反應(yīng)方程式為：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂，
故答案為：Li_1-xCoO₂+Li_xC₆═6C+LiCoO₂．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、計(jì)算能力的考查，題目涉及蓋斯定律、電極反應(yīng)式以及電池反應(yīng)方程式書寫，題目難度較大．