Question

8．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進劑、化工原料及燃料電池等方面．請回答下列問題：
（1）肼是火箭的高能燃料，該物質燃燒時生成水蒸氣和氮氣，已知某些化學鍵能如下：

化學鍵	O-H	N-N	N-H	O=O	N═N
鍵能/KJ•mol-1	467	160	391	498	945

①N₂H₄中氮元素的化合價為-2．
②氣態(tài)N₂H₄在氧氣中燃燒的熱化學方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591kJ/mol．
（2）傳統(tǒng)制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，該反應的離子方程式為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
（3）肼燃料電池原理如圖所示，左邊電極上發(fā)生反應的電極反應式為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．
（4）鹽酸肼（N₂H₆Cl₂）是一種化工原料，屬于離子化合物，易溶于水，溶液呈酸性，水解原理與NH₄ Cl類似，但分步水解．
①寫出鹽酸肼第一步水解的離子方程式N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺．
②鹽酸肼水溶液中離子濃度的關系為B （填序號）．
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〕常溫下，將0.2mol/L鹽酸與0.2mol/L肼的溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積變化〕．若測定混合液的pH=6，混合液中水電離出的H⁺與0.1mol/L鹽酸中水電離出的H⁺濃度之比為10⁷：1．

Answer 1

分析 （1）①根據(jù)化合價代數(shù)和為0，N₂H₄中氮元素的化合價為-2；
②反應熱等于反應的總鍵減去生成物的總鍵能；
（2）NaClO氧化NH₃生成肼和氯化鈉；
（3）左端為負極，在堿性電解質中失去電子生成氮氣和水；
（4）①根據(jù)銨根離子的水解產物是氨水和氫離子來書寫水解方程式；
②A、水解產生的氫離子與N₂H₅•H₂O⁺的濃度相等，結合水電離產生氫離子；
B、溶液中離子濃度大小為：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-）；
C、依據(jù)溶液中質子數(shù)守恒分析，計算式錯誤，故C錯誤；
（5〕常溫下，將0.2mol/L鹽酸與0.2mol/L肼的溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積變化〕，兩者恰好完全反應生成鹽酸肼，水解呈酸性，所以混合液中水電離出的H⁺的濃度為：10^-6mol/L，而0.1mol/L鹽酸中水電離出的H⁺濃度10^-13mol/L，由此分析解答．

解答 解：（1）①根據(jù)化合價代數(shù)和為0，N₂H₄中氮元素的化合價為-2，故答案為：-2；
②氣態(tài)N₂H₄在氧氣中燃燒的化學方程式為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O的反應熱為：391×4+160+498-945-4×467=一591 kJ/mol，所以的反應熱的化學方程式為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591 kJ/mol，故答案為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=一591 kJ/mol；
（2）制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反應為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（3）左端為負極，在堿性電解質中失去電子生成氮氣和水，電極反應為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（4）①根據(jù)銨根離子的水解產物是氨水和氫離子，所以鹽酸肼第一步水解反應的離子方程式為：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺，
故答案為：N₂H₆²⁺+H₂O═[N₂H₅•H₂O]⁺+H⁺；
②A、水解產生的氫離子與N₂H₅•H₂O⁺的濃度相等，結合水電離產生氫離子，所以c（Cl^-）＞c（H⁺）＞c（[N₂H₅•H₂O⁺]）＞c（OH^-），故A錯誤；
B、溶液中離子濃度大小為：c（Cl^-）＞c（N₂H₆²⁺）＞c（H⁺）＞c（OH^-），故B正確；
C、依據(jù)溶液中質子數(shù)守恒分析可知2c（N₂H₆²⁺）+c（[N₂H₅•H₂O⁺]）+c（H⁺）=c（Cl^-）+c（OH^-）
，故C錯誤；故選B；
（5〕常溫下，將0.2mol/L鹽酸與0.2mol/L肼的溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積變化〕，兩者恰好完全反應生成鹽酸肼，水解呈酸性，所以混合液中水電離出的H⁺的濃度為：10^-6mol/L，而0.1mol/L鹽酸中水電離出的H⁺濃度10^-13mol/L，所以兩者的比為：10^-6：10^-13=10⁷：1，故答案為：10⁷：1．

點評 本題考查了原電池和電解池原理、熱化學方程式的書寫、離子濃度的比較等知識點，明確原電池和電解池原理的內涵是解本題關鍵，難點是電極反應式的書寫，書寫電極反應式要結合電解質溶液酸堿性，難度中等．