問題詳情:
2018年12月8日,凌晨2時23分,我國在西昌衞星發*中心,嫦娥四號探測器搭載長征三號乙運載火箭成功發*,實現了世界首次月球背面軟着陸和巡視探測,被認為是*在工程技術和空間科學方面的雙重跨越和創新。
I.肼(N2H4)又稱聯氨,常温時是一種可燃*的液體,可用作火箭燃料。
(1)已知在25℃、101kPa時,16g N2H4在氧氣中完全燃燒生成氮氣,放出312kJ的熱量,則N2H4完全燃燒的熱化學方程式是___________________________________________________。
II.如下圖所示,某研究*學習小組利用上述燃燒原理設計一個肼(N2H4)─空氣燃料電池(如圖*)並探究*鹼工業原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽離子交換膜。
根據要求回答相關問題:
(2)*裝置中正極的電極反應式為:______________________________________。
(3)檢驗乙裝置中石墨電極反應產物的方法是:___________________________。
(4)如果電解後*裝置精銅質量增加3.2g,則理論上*裝置中肼消耗質量為___________g。
III.對金屬製品進行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。該研究*學習小組又以肼(N2H4)─空氣燃料電池為電源對鋁材表面進行如下處理:
(5)流程⑤中以鋁材為陽極,在H2SO4 溶液中電解,最終可在鋁材表面形成氧化膜,該電解的陽極電極反應式為__________________________________。
(6)取少量廢電解液,加入NaHCO3溶液後產生氣泡和白*沉澱,其反應的離子方程式是__________________________________________________________。
【回答】
【*】 (1). N2H4(l )+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) ΔH=-624 kJ·mol-1
或1/2N2H4(l )+1/2O2(g)=1/2N2(g)+H2O(l) ΔH=-312 kJ·mol-1 (2). O2+2H2O+4e-= 4OH-或O2+2H2O+4e- → 4OH- (3). 將濕潤的*化鉀澱粉試紙放在C電極附近,看試紙是否變藍* (4). 0.8 (5). 2Al+3H2O-6e-= Al2O3+6H+;或2Al+3H2O → Al2O3+6H++6e- (6). Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑
【解析】
【分析】
(1)依據熱化學方程式書寫方法,標註物質聚集狀態和對應量的反應熱寫出熱化學方程式; (2) *裝置是燃料電池,正極上氧化劑得電子發生還原反應; (3)乙裝置中石墨電極是陽極,*離子放電生成*氣;
(4)根據轉移電子相等,列出關係式:N2H4~2Cu進行分析求解;
(5) 流程⑤中陽極上鋁失電子和水反應生成氧化鋁;
(6)鋁失電子生成鋁離子進入溶液,廢電解液中含有鋁離子,鋁離子和碳**根離子發生雙水解反應生成*氧化鋁沉澱。
【詳解】(1)16.0g氣態肼(N2H4)物質的量為0.5mol,在氧氣中完全燃燒生成氮氣和液態水,放出熱量312kJ,1mol氣態肼(N2H4)燃燒放熱624KJ,反應的熱化學方程式為:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H=-624KJ/mol; (2) *裝置是燃料電池,正極上氧氣得電子發生還原反應,電極反應式為:O2+4e-+2H2O=4OH-; (3) 乙裝置中石墨電極是陽極,*離子放電生成*氣,檢驗*氣的方法是用濕潤的澱粉*化鉀試紙,觀察是否變藍;
(4) 轉移電子相等,有關係式: N2H4 ~ 2Cu 32 128 m 3.2g 則m= =0.8g; (5) 流程⑤中陽極上鋁失電子和水反應生成氧化鋁和*離子,電極反應式為2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+;
(6)鋁失電子生成鋁離子進入溶液,廢電解液中含有鋁離子,鋁離子和碳**根離子發生雙水解反應生成*氧化鋁沉澱,離子方程式為Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。
【點睛】本題考查熱化學方程式的書寫、原電池原理和離子反應方程式的書寫,明確原電池正負極的判斷方法及各個電極上發生的反應、離子方程式書寫規則等。
知識點:電化學 膠體
題型:綜合題