Question

把氯氣通入稀氨水中，NH₃分子上的一個H被Cl取代生成氯氨，然后加入過量的氨和氯氨作用，得到聯氨（N₂H₄）．聯氨是一種可燃性液體，可用作火箭燃料．
（1）火箭推進器中分別裝有聯氨和過氧化氫，當它們混合時即產生氣體，并放出大量熱．已知：12.8g液態聯氨與足量過氧化氫反應生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量；且H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1，寫出液態聯氨與足量過氧化氫反應生成氮氣和液態水的熱化學方程式：

 

．
（2）如圖1所示是一個電化學過程示意圖．

①鋅片上發生的電極反應是

 

．
②假設使用肼-空氣燃料電池作為本過程中的電源，鋅電極的質量變化是128g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標準狀況下的空氣

 

L（假設空氣中氧氣體積含量為20%）．
（3）傳統制備肼的方法是以NaClO氧化NH₃，制得肼的稀溶液．該反應的離子方程式是

 

．
（4）1998年希臘亞里士多德大學的Mamellos和Stoukides采用高質子導電性的SCY陶瓷（能傳遞H⁺），實現了高溫常壓下高轉化率的電解法合成氨，其實驗裝置如圖2所示，該裝置中陽極可以產生H⁺，則陰極的電極反應式為

 

．

Answer 1

分析：（1）先寫出液態聯氨燃燒的熱化學方程式，然后根據蓋斯定律來解答；
（2）①電解池的負極上是陽離子發生得電子的還原反應；
②根據電極反應，結合電子守恒和空氣的組成情況來回答；
（3）NaClO氧化NH₃可以制得肼，還生成氯化鈉；
（4）電解池的陰極發生得電子的還原反應，在合成氨中，氮氣得電子，酸性條件下生成氨氣．

解答：解：（1）因12.8g液態聯氨與足量過氧化氫反應生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量，32g液態聯氨與足量過氧化氫反應生成氮氣和水蒸氣放出熱量為641.625KJ，所以熱化學方程式為：
N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625KJ?mol^-1 ①
    H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ?mol^-1②
依據蓋斯定律①-②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（L）△H=-817.625KJ?mol^-1；
（2）①電解池的負極上是陽離子銅離子發生得電子的還原反應，即Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；
②銅片上的電極反應為：Cu-2e^-=Cu，Cu的質量變化128g，根據電極反應，轉移電子為4mol，根據反應N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，當轉移電子4mol時，消耗氧氣的物質的量是1mol，氧氣的體積是空氣體積的五分之一，所以消耗空氣的體積是5mol，即112L，故答案為：112；
（3）NaClO氧化NH₃可以制得肼的離子方程式為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O，故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（4）解答：電解池的陰極發生得電子的還原反應，在合成氨中，氮氣得電子，所以陰極反應為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃，故答案為：N₂+6H⁺+6e^-=2NH₃．

點評：本題考查了熱化學方程式的書寫和蓋斯定律的計算應用，電解池原理的應用，電極反應書寫方法，題目難度中等．