Question

12．肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，廣泛用于火箭推進(jìn)劑、有機(jī)合成及燃料電池，NO₂的二聚體N₂O₄則是火箭中常用氧化劑．試回答下列問題
（1）肼燃料電池原理如圖所示，N₂H₄通入的一極應(yīng)為電池的負(fù)極（填“正”或“負(fù)”）．
（2）火箭常用N₂O₄作氧化劑，肼作燃料，已知：
N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g）△H=-67.7kJ•mol^-1
N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1
試寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6kJ•mol^-1．
（3）聯(lián)氨的工業(yè)生產(chǎn)常用氨和次氯酸鈉為原料獲得，也可用尿素[CO（NH₂）₂]和次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液反應(yīng)獲得，請寫出尿素法反應(yīng)的離子方程式為CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O．

Answer 1

分析 （1）燃料電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）利用蓋斯定律來計算2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）的反應(yīng)熱；
（3）在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成聯(lián)氨、另外兩種鹽和水，結(jié)合質(zhì)量守恒定律來書寫離子反應(yīng)方程式；

解答 解：（1）燃料電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，依據(jù)圖中裝置可知，肼在反應(yīng)中失去電子生成氮?dú)獍l(fā)生氧化反應(yīng)，所以N₂H₄通入的一極應(yīng)為電池的負(fù)極，通入氧氣的一極為正極；
故答案為：負(fù)；
（2）由N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ•mol^-1           ①
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ•mol^-1 ②
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ•mol^-1 ③
根據(jù)蓋斯定律可知②×2-①-③得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g），
△H=（-534.0kJ•mol^-1）×2-（-67.7kJ•mol^-1）-（-52.7kJ•mol^-1）=-947.6 kJ•mol^-1，
即熱化學(xué)方程式為2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ•mol^-1；
（3）由在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成聯(lián)氨、另外兩種鹽和水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知兩種鹽為氯化鈉和碳酸鈉，該反應(yīng)為CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O，
故答案為：CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄+CO₃^2-+Cl^-+H₂O；

點評 本題考查了燃料電池電極的判斷、熱化學(xué)方程式的書寫、離子方程式的書寫，明確燃料電池工作原理及利用蓋斯定律計算反應(yīng)熱的方法是解題關(guān)鍵，題目難度中等．