Question

11．氮元素的氫化物和氧化物在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防建設(shè)中都有廣泛應(yīng)用，回答下列問(wèn)題：
（1）氮元素在元素周期表中的位置第2周期ⅤA族；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）肼（N₂H₄）可作為火箭發(fā)動(dòng)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）=N₂H₄ （1）△H₁=-195kJ•mol^-1
②N₂H₄ （1）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O△H₂=-534.2kJ•mol^-1
寫(xiě)出肼和N₂O₄ 反應(yīng)的熱化學(xué)方程式2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol；
（4）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，無(wú)污染，能量高，有廣泛的應(yīng)用前景．其工作原理如圖所示，回答下列問(wèn)題：
①該燃料電池中正極通入的物質(zhì)是空氣或氧氣；負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O．
②電池工作時(shí)，OH^-移向a極（“a”或“b”）
③當(dāng)電池放電轉(zhuǎn)移5mol電子時(shí)，至少消耗燃料肼40g．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)氮原子的原子序數(shù)是7，結(jié)合原子結(jié)構(gòu)示意圖分析判斷；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），依據(jù)氧化還原反應(yīng)化合價(jià)變化分析書(shū)寫(xiě)化學(xué)方程式；
（3）依據(jù)蓋斯定律，結(jié)合題干熱化學(xué)方程式計(jì)算寫(xiě)出；
（4）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，是負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，注意電解質(zhì)溶液的酸堿性即可；
②原電池中陰離子移向負(fù)極；
③據(jù)負(fù)極電極反應(yīng)式計(jì)算消耗燃料肼的質(zhì)量．

解答 解：（1）氮元素原子的原子序數(shù)為7，第2周期ⅤA族，故答案為：第2周期ⅤA族；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），次氯酸鈉做氧化劑，依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒和原子守恒寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；故答案為：2NH₃+NaClO=N₂H₄+NaCl+H₂O；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄（l）△H₁=-195kJ?mol^-1
    ②N₂H₄（l）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H₂=-534.2kJ•mol^-1
   根據(jù)蓋斯定律寫(xiě)出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程：②×2-①得到：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-873.4kJ/mol；
（4）①燃料電池的正極是氧氣在正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，是肼在反應(yīng)，肼中的N從-2價(jià)升高到0價(jià)，堿性電池中，其電極反應(yīng)式應(yīng)為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O，
故答案為：空氣或氧氣；N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
②原電池中陰離子移向負(fù)極，a為負(fù)極，所以電池工作時(shí)，OH^-移向a電極，故答案為：a；
③負(fù)極電極反應(yīng)式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，轉(zhuǎn)移4mol電子時(shí)消耗肼32g，則轉(zhuǎn)移5mol電子消耗肼32g×$\frac{5}{4}$=40g，故答案為：40．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原子結(jié)構(gòu)示意圖、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)以及熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)和燃料電池電極反應(yīng)，綜合性較強(qiáng)，中等難度．