Question

肼（N₂H₄）又稱聯氨，是一種可燃性液體，其燃燒熱較大且燃燒產物對環境無污染，故可以用作火箭燃料．
（1）已知：N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/mol，2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=一1135.7kJ/mol．則肼完全燃燒的熱化學方程式為______．
（2）肼--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質溶液是20%-30%的KOH溶液．該電池放電時，正極的電極反應式是______，電池工作一段時間后，電解質溶液的pH將______（填“增大”、“減小”、“不變”）．
（3）如圖是一個電化學裝置示意圖．用肼--空氣燃料電池做此裝置的電源．
①如果A為含有鋅、銀、金三種雜質的粗銅，B為純銅，C為CuSO₄．該裝置的實際意義是______．
②如果A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液，若B極增重10.8g，該燃料電池理論上消耗______molN₂H₄．
（4）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，用電離方程式表示肼的水溶液顯堿性的原因______．
（5）常溫下將0.2mol/L HCl溶液與0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液等體積混合（忽略混合后溶液體積的變化），若測得混合溶液的pH=6，則混合溶液中由水電離出的c（H⁺）______0.1mol/LHCl溶液中由水電離出的c（H⁺）（填“大于”、“小于”、或“等于”）．
（6）已知：在相同條件下N₂H₄?H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度．常溫下，若將0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H^-₅、Cl^-、OH^-、H⁺離子濃度南大到小的順序為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據蓋斯定律來計算反應熱，并書寫熱化學反應方程式；
（2）肼--空氣燃料電池，正極為氧氣得電子發生還原反應，該電池反應生成水，氫氧根離子的濃度變小；
（3）①陽極為粗銅，陰極為純銅，電解液為CuSO₄溶液，則該裝置為粗銅精煉；
②A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液，B極發生Ag⁺+e^-═Ag，由電子守恒計算消耗的N₂H₄；
（4）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子；
（5）常溫下，混合溶液的pH=6，溶液顯酸性，則酸電離產生的氫離子大于水電離產生的氫離子；
（6）將0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，得到等量的N₂H₄?H₂O、N₂H₅C1，由相同條件下N₂H₄?H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，
則溶液顯堿性，即c（OH^-）＞c（H⁺）．
解答：解：（1）根據①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7kJ/tool，
②2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=一1135.7kJ/mol，
由蓋斯定律可知，可得N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol；
（2）肼--空氣燃料電池，正極為氧氣得電子發生還原反應，電極反應為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，，
該電池反應為N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，生成水，則氫氧根離子的濃度變小，溶液的pH減小，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；減��；
（3）①陽極為粗銅，陰極為純銅，電解液為CuSO₄溶液，則該裝置為粗銅精煉，故答案為：精煉粗銅；
②A是鉑電極，B是石墨電極，C是AgNO₃溶液，B極發生Ag⁺+e^-═Ag，由電子守恒可知N₂H₄～4e^-～4Ag，
n（Ag）==0.1mol，
則消耗的N₂H₄的物質的量為0.1mol×=0.025mol，故答案為：0.025；
（4）肼易溶于水，它是與氨類似的弱堿，則電離生成OH^-和陽離子，電離方程式為N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；
N₂H⁺₅+H₂ON₂H⁺₆+OH^-，
故答案為：N₂H₄+H₂ON₂H⁺₅+OH^-；N₂H⁺₅+H₂ON₂H⁺₆+OH^-；
（5）常溫下，混合溶液的pH=6，溶液顯酸性，則酸電離產生的氫離子大于水電離產生的氫離子，由水電離出的
c（H⁺）為10^-8mol/L，0.1mol/LHCl溶液中由水電離出的c（H⁺）為=10^-13mol/L，故答案為：大于；
（6）將0.2mol/L N₂H₄?H₂O溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，得到等量的N₂H₄?H₂O、N₂H₅C1，由相同條件下N₂H₄?H₂O的電離程度大于N₂H₅C1的水解程度，
則c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-），又溶液顯堿性，即c（OH^-）＞c（H⁺），電離、水解的程度都不大，
所以c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（N₂H⁺₅）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．
點評：本題為綜合性習題，考查蓋斯定律、熱化學反應方程式、電化學、電離、水解、離子濃度大小的比較等知識點，難度較大，注重高考熱點的考查及知識遷移能力的訓練．