Question

1．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問題：
（1）肼可作為火箭發(fā)動機(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（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+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）△H₂=-1048.9kJ•mol^-1； 
（2）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，該電池放電時，負(fù)極的反應(yīng)式為N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O．
（3））科研人員新近開發(fā)出一種由甲醇和氧氣以及強(qiáng)堿做電解質(zhì)溶液的新型手機(jī)電池，可供手機(jī)連續(xù)使用一個月才充一次電，據(jù)此請回答以下問題：通入甲醇的是負(fù)極（填正或負(fù)），寫出該電池的負(fù)極反應(yīng)式_CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O_．
（4）Zn-MnO₂干電池應(yīng)用廣泛，電解質(zhì)溶液是ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液．
①該電池的負(fù)極材料是鋅．電池工作時，電子流向正極（填“正極”或“負(fù)極”）．
②若ZnCl₂-NH₄Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu²⁺，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是Zn與Cu²⁺生成Cu，Zn與Cu形成原電池加快反應(yīng)速率．
③MnO₂的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極，電解酸化的MnSO₄溶液．陽極的主要電極反應(yīng)式是Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺． 若電解電路中通過4mol電子，標(biāo)況下產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為2mol．

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）燃料電池中，從負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（3）燃料甲醇為原電池的負(fù)極，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳，在堿性條件下進(jìn)上步生成碳酸根；
（4）①活潑金屬做原電池的負(fù)極，原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向電源的正極；
②鋅比銅活潑，能置換出銅，在電解質(zhì)溶液中形成原電池反應(yīng)加速鋅的腐蝕；
③電解酸化的MnSO₄溶液時，根據(jù)離子的放電順序，陰極上首先放電的是H⁺，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，陽極反應(yīng)式為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移與氫氣的關(guān)系式計算．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動機(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）肼一空氣燃料堿性電池中，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮氣，電極反應(yīng)式為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O，
故答案為：N₂H₄-4e^-+4OH^-=N₂+4H₂O；
（3）甲醇為原電池的負(fù)極，放電時，負(fù)極上甲醇失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，
故答案為：負(fù)；CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O；
（4）①Zn-MnO₂干電池中，活潑金屬鋅做原電池的負(fù)極，工作時原電池中電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向電源的正極，故答案為：鋅，正極；
②鋅比銅活潑，能置換出銅，反應(yīng)為Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，形成原電池加速鋅的腐蝕，
故答案為：Zn與Cu²⁺生成Cu，Zn與Cu 形成原電池加快反應(yīng)速率；
③陽極上失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，Mn²⁺得電子與水反應(yīng)生成二氧化錳，根據(jù)電荷守恒得電極反應(yīng)為Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺，陰極是氫離子得電子產(chǎn)生氫氣，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，因為MnSO₄～MnO₂～2e^-～H₂，通過4mol電子產(chǎn)生2molH₂，
故答案為：Mn²⁺-2e^-+2H₂O=MnO₂+4H⁺；2mol．

點評 本題考查了蓋斯定律、原電池和電解池原理，明確元素化合價變化、氧化還原反應(yīng)與電極反應(yīng)式的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，難點是電極反應(yīng)式的書寫，難度中等．