Question

14．早在2003年，我國就己經(jīng)成功發(fā)射“神舟五號”載人飛船，成為第三個(gè)把人送上太空的國家！發(fā)射航天飛船常用的高能燃料是肼（N₂H₄）．
（1）火箭推進(jìn)器中盛有強(qiáng)還原劑液態(tài)肼和強(qiáng)氧化劑液態(tài)雙氧水．已知肼分子中每個(gè)原子的最外層電子都達(dá)到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，請寫出肼的結(jié)構(gòu)簡式：．由¹⁸O、¹⁶O、H、D原子組成的H₂O₂分子共有9種．
（2）肼-空氣燃料電池是一種環(huán)保的堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂．
（3）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(yīng)的離子方程式是ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O．
（4）己知lg氫氣完全燃燒生成水蒸氣時(shí)放出熱量121kJ，且氧氣中l(wèi)mol O=O鍵完全斷裂時(shí)吸收熱量496kJ，水蒸氣中l(wèi)molH-O鍵形成時(shí)放出熱量463kJ，則氫氣中1molH-H鍵斷裂時(shí)吸收熱量為436KJ．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)肼分子中N、H的最外層電子都達(dá)到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)即N最外層5個(gè)電子可以形成3個(gè)單鍵，H最外層1個(gè)電子只能形成一個(gè)單鍵判斷；根據(jù)氫原子有2種同位素和氧原子有兩種同位素進(jìn)行判斷；
（2）肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答；
（3）NaClO氧化NH₃生成肼和氯化鈉；
（4）化學(xué)反應(yīng)放出的熱量=新鍵生成釋放的能量-舊鍵斷裂吸收的能量，依此結(jié)合反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）已知N₂H₄分子內(nèi)所有原子的最外層都達(dá)到了穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，N最外層5個(gè)電子可以形成3個(gè)單鍵，H最外層1個(gè)電子只能形成一個(gè)單鍵，則它的結(jié)構(gòu)式為：；氫原子有三種同位素H、D，氧原子有兩種同位素¹⁸O、¹⁶O，故組成的H₂O₂分子可能為：H₂¹⁸O₂、H₂¹⁶O₂、H₂¹⁸O¹⁶O、D₂¹⁸O₂、D₂¹⁶O₂、D₂¹⁸O¹⁶O、HD¹⁸O₂、HD¹⁶O₂、HD¹⁸O¹⁶O共9種，
故答案為：；9；
（2）肼-空氣燃料電池放電時(shí)，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成H₂O和氮?dú)�，電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）制備肼的方法，是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液，反應(yīng)為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（4）氫氣完全燃燒生成水蒸氣是放熱反應(yīng)，所以化學(xué)反應(yīng)放出的熱量=新鍵生成釋放的能量-舊鍵斷裂吸收的能量，設(shè)氫氣中1molH-H鍵斷裂時(shí)吸收熱量為Q，根據(jù)方程式：2H₂+O₂$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2H₂O，則：4×121kJ=4×463kJ-（2Q+496kJ），解得Q=436KJ，故答案為：436KJ．

點(diǎn)評 本題考查結(jié)構(gòu)式的書寫、同位素的組合、電極反應(yīng)的書寫、氧化還原反應(yīng)方程式的書寫以及鍵能的計(jì)算，綜合性較大，難度不算大，要注意平時(shí)的積累．