Question

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，回答下列問題：
（1）氮元素原子的L層電子數(shù)為

 

；
（2）NH₃與NaClO反應(yīng)可得到肼（N₂H₄），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

；
（3）肼可作為火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，它與氧化劑N₂O₄反應(yīng)生成N₂和水蒸氣．
已知：①N₂（g）+2O₂（g）=N₂O₄ △H₁=-195kJ?mol^-1
②N₂H₄+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O△H₂=-534.2kJ?mol^-1
寫出肼和N₂O₄反應(yīng)的熱化學(xué)方程式

 

；
（4）肼一空氣燃料電池是一種堿性電池，寫出該電池放電時(shí)負(fù)極的反應(yīng)式

 

．
（5）碘也可用作心臟起搏器電源-鋰碘電池的材料．該電池反應(yīng)為：
2Li（s）+I₂（s）=2LiI （s）△H
已知：4Li（s）+O₂（g）=2Li₂O（s）△H₁
4LiI（s）+O₂（g）=2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
則電池反應(yīng)的△H=

 

；碘電極作為該電池的

 

極．
（6）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料．FeCl₃和KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K₂FeO₄，其反應(yīng)的離子方程式為

 

；與MnO₂-Zn電池類似，K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為

 

，該電池總反應(yīng)的離子方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算

專題：

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)變化分析書寫化學(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)算寫出；
（4）從作為燃料電池時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)的角度可知N₂H₄被氧化生成N₂；
（5）依據(jù)蓋斯定律計(jì)算反應(yīng)熱，根據(jù)碘在反應(yīng)中化合價(jià)降低，反應(yīng)還原反應(yīng)來分析；
（6）FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成高鐵酸鉀、氯化鉀、和水，結(jié)合得失電子守恒寫出方程式；K₂FeO₄-Zn也可以組成堿性電池，K₂FeO₄在電池中作為正極材料，負(fù)極為鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)產(chǎn)物和電子守恒寫出正極反應(yīng)：FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O→Fe（OH）₃+5OHˉ；有正極反應(yīng)和負(fù)極反應(yīng)合并得到電池反應(yīng)．

解答： 解：（1）氮元素原子的原子序數(shù)為7，原子的L層電子數(shù)為5，故答案為：5；
（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）肼一空氣燃料堿性電池中，負(fù)極上肼失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水和氮?dú)�，電極反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂，故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂+4H₂O；
（5）①4Li（s）+O₂（g）═2Li₂O（s）△H₁
②4LiI（s）+O₂（g）═2I₂（s）+2Li₂O（s）△H₂
依據(jù)蓋斯定律

(①-②)

2

得：2Li（s）+I₂（s）═2LiI（s），所以△H=

1

2

（△H₁-△H₂）；碘在反應(yīng)中化合價(jià)降低，反應(yīng)還原反應(yīng)，在正極放電，
故答案為：

1

2

（△H₁-△H₂）；正；
（6）用FeCl₃與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)制取K₂FeO₄，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)式為：①FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；負(fù)極電極反應(yīng)為：②Zn-2e^-+2OH^-=Zn（OH）₂；依據(jù)電極反應(yīng)的電子守恒，①×2+②×3合并得到電池反應(yīng)為：3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-，
故答案為：2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O；FeO₄^2-+3eˉ+4H₂O=Fe（OH）₃+5OH^-；3Zn+2FeO₄^2-+8H₂O=3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4OH^-．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了氧化還原反應(yīng)、原電池的工作原理的應(yīng)用、電極反應(yīng)式的書寫等，題目難度中等，熟悉氧化還原反應(yīng)的規(guī)律、原電池的工作原理是解題關(guān)鍵，注意培養(yǎng)閱讀材料獲取信息的能力．