Question

【題目】肼( N2H4）和偏二甲肼(C2H8N2 )常用于火箭推進(jìn)劑和燃料電池，NO2的二聚體N2O4 則是火箭中常用氧化劑。回答下列問(wèn)題：

（1）肼燃料電池原理如圖所示，左邊電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_____________________；電池工作時(shí)OH-向____________移動(dòng)（填“負(fù)極”或“正極”），整個(gè)溶液的堿性_________（填“減小”或“增大”）。

（2）火箭常用 N2O4 作氧化劑，肼作燃料，已知：

①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1

②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1

③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1

寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水的熱化學(xué)方程式：______________。

（3）“長(zhǎng)征二號(hào)”火箭所用的燃料是偏二甲肼(C2H8N2)(其中N的化合價(jià)為-3)和四氧化二氮(N2O4)。在火箭升空過(guò)程中燃料發(fā)生反應(yīng) C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑。下列有關(guān)敘述正確的是_____________________

A. 該反應(yīng)中N2O4是氧化劑，偏二甲肼是還原劑 B. 每消耗1molC2H8N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為16NA

C. CO2既不是氧化產(chǎn)物也不是還原產(chǎn)物 D. N2既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物

Answer 1

【答案】 N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 負(fù)極 減小 2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－1 ABD

【解析】Ⅰ.(1)根據(jù)原電池工作原理，左端為負(fù)極,在堿性電解質(zhì)中失去電子生成氮?dú)夂退?電極反應(yīng)為N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O ；電池工作時(shí)OH-向負(fù)極移動(dòng)參加了反應(yīng)，整個(gè)溶液的堿性減小。因此，本題正確答案是: N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O 負(fù)極 減小。
(2)由①N2(g)＋2O2(g)＝2NO2(g) △H1＝－66.7kJ·mol-1；②N2H4(g)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(g) △H2＝－530.5kJ·mol-1；③2NO2(g) N2O4(g) △H3＝－55.7kJ·mol-1。根據(jù)蓋斯定律可以知道②2-①-③得2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝(－530.5kJ·mol-1)2－(－66.7kJ·mol-1)-( －55.7kJ·mol-1)=938.6 kJ· mol－1 。即熱化學(xué)方程式為2N2H4(g)＋N2O4(g)＝3N2(g)＋4H2O(g) △H＝－938.6 kJ· mol－;
（3）A.在 C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑反應(yīng)中，C2H8N2中C元素化合價(jià)由-1價(jià)升高到+4價(jià),N元素化合價(jià)由-3價(jià)升高到0價(jià),偏二甲肼是還原劑, N2O4中N元素化合價(jià)由+4價(jià)升高到0價(jià),化合價(jià)降低，所以N2O4做氧化劑，所以A選項(xiàng)是正確的; B. 結(jié)合上述分析，每個(gè)C原子轉(zhuǎn)移5個(gè)電子，每個(gè)N原子轉(zhuǎn)移3個(gè)電子，所以每消耗1molC2H8N2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為52+32=16NA,，故B正確；C. 根據(jù)C2H8N2 +2N2O4=2CO2↑+3N2↑+4H2O↑，C元素化合價(jià)由-1價(jià)升高到+4，所以CO2是氧化產(chǎn)物，故C錯(cuò)誤；D. 根據(jù)反應(yīng)方程式知N2既是C2H8N2中的氮元素被氧化的產(chǎn)物，也是N2O4被還原的產(chǎn)物，所以D正確；答案：ABD。