Question

8．肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與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
（1）寫出肼和N₂O₄反應(yīng)反應(yīng)生成N₂和水蒸氣的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1048.9kJ/mol；
（2）火箭殘骸中�，F(xiàn)紅棕色氣體，當溫度升高時，氣體顏色變深，原因是存在如下反應(yīng)：N₂O₄（g）?2NO₂（g）△H＞0，一定溫度下，將1mol N₂O₄充入一恒壓密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是ad．

（3）肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液．肼-空氣燃料電池放電時負極的電極反應(yīng)式是N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（4）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2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律將方程式②×2-①計算得到；
（2）根據(jù)達到平衡狀態(tài)，各組分濃度不變，正逆反應(yīng)速率相等進行判斷；
（3）從作為燃料電池時，負極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（4）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），N元素的化合價升高，故還生成氯化鈉與水．

解答 解：（1）肼可作為火箭發(fā)動機的燃料，與氧化劑N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣，
①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-19.5kJ•mol^-1
②N₂H₄（l）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
根據(jù)蓋斯定律將方程式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）a、反應(yīng)方程式兩邊氣體的質(zhì)量不相等，密度不變，說明達到了平衡狀態(tài)，故a正確；
b、反應(yīng)過程中，反應(yīng)熱不會變化，不是變量，無法判斷是否達到平衡狀態(tài)，故b錯誤；
c、根據(jù)圖象，正反應(yīng)速率還在減小，則說明未達到平衡狀態(tài)，故c錯誤；
d、四氧化二氮的轉(zhuǎn)化率不變，說明正逆反應(yīng)速率相等，達到了平衡狀態(tài)，故d正確；
故選ad；
（3）肼一空氣燃料堿性電池中，負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+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（4）NH₃與NaClO發(fā)生氧化還原反應(yīng)可得到肼（N₂H₄）、氯化鈉和水，所以該反應(yīng)的離子方程式為：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O，
故答案為：2NH₃+ClO^-=N₂H₄+Cl^-+H₂O．

點評 本題考查蓋斯定律、平衡狀態(tài)的判斷、電極反應(yīng)式的書寫等知識點，這些都是高考的熱點，注意電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，難度較大．