Question

燃料電池是一種高效低污染的新型電池．燃料電池所用燃料可以是氫氣，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等．肼分子（H₂N-NH₂）可以在氧氣中燃燒生成氮氣和水，回答下列問題：
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：
正極的電極反應式是

 

；
負極的電極反應式是

 

；
總電極反應方程式是

 

．
（2）假設使用肼-空氣燃料電池作為電鍍銅的電源，若鍍件上鍍了6.4g銅，則肼-空氣燃料電池理論上消耗肼

 

g．
（3）肼在水中，通常結(jié)合一分子水，形成H₂N-NH₂?H₂O，其一級電離與NH₃?H₂O的電離類似，其電離方程式為

 

；H₂N-NH₂?H₂O水溶液的一級電離的電離常數(shù)K_b=2.5×10^-6，則0.1mol?L^-1肼溶液的OH^-濃度約為

 

．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,弱電解質(zhì)在水溶液中的電離平衡

專題：電離平衡與溶液的pH專題,電化學專題

分析：（1）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣；
（2）根據(jù)關系式：2Cu～N₂H₄的關系分析解答；
（3）類比氨水的電離，寫出肼在水溶液中的電離方程式．

解答： 解：（1）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發(fā)生還原反應，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，總反應式：H₂N-NH₂+O₂=N₂+2H₂O 
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；H₂N-NH₂+O₂=N₂+2H₂O；
（2）由2Cu～N₂H₄可知：
      128g    32g
      6.4g   1.6g
故答案為：1.6；
（3）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?H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；K_b=c²（OH^-）÷0.1=2.5×10^-6，所以0.1mol?L^-1肼溶液的OH^-濃度約為5×10^-4 mol?L^-1，故答案為：N₂H₄?H₂O=N₂H₅⁺+OH^-；5×10^-4 mol?L^-1．

點評：本題考查了原電池和電解池原理及物質(zhì)的量的計算，根據(jù)各個電極上得失電子書寫電極反應，再結(jié)合電極反應式進行有關計算，題目難度中等．