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I.肼(N2H4)又称联氨,常温时是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。

(1)已知在25℃、101kPa时,16g N2H4在氧气中完全燃烧生成氮气,放出312kJ的热量,则N2H4完全燃烧的热化学方程式是___________________________________________________。

II.如下图所示,某研究性学习小组利用上述燃烧原理设计一个肼(N2H4)─空气燃料电池(如图甲)并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理,其中乙装置中X为阳离子交换膜。

根据要求回答相关问题:

(2)甲装置中正极的电极反应式为:______________________________________。

(3)检验乙装置中石墨电极反应产物的方法是:___________________________。

(4)如果电解后丙装置精铜质量增加3.2g,则理论上甲装置中肼消耗质量为___________g。

III.对金属制品进行抗腐蚀处理,可延长其使用寿命。该研究性学习小组又以肼(N2H4)─空气燃料电池为电源对铝材表面进行如下处理:

(5)流程⑤中以铝材为阳极,在H2SO4 溶液中电解,最终可在铝材表面形成氧化膜,该电解的阳极电极反应式为__________________________________。

(6)取少量废电解液,加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀,其反应的离子方程式是__________________________________________________________。

【答案】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 O2+2H2O+4e-= 4OH-或O2+2H2O+4e- → 4OH- 将湿润的碘化钾淀粉试纸放在C电极附近,看试纸是否变蓝色 0.8 2Al+3H2O-6e-= Al2O3+6H+;或2Al+3H2O → Al2O3+6H++6e- Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑

【解析】

(1)依据热化学方程式书写方法,标注物质聚集状态和对应量的反应热写出热化学方程式;
(2) 甲装置是燃料电池,正极上氧化剂得电子发生还原反应;
(3)乙装置中石墨电极是阳极,氯离子放电生成氯气;

(4)根据转移电子相等,列出关系式:N2H4~2Cu进行分析求解;

(5) 流程⑤中阳极上铝失电子和水反应生成氧化铝;

(6)铝失电子生成铝离子进入溶液,废电解液中含有铝离子,铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀。

(1)16.0g气态肼(N2H4)物质的量为0.5mol,在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水,放出热量312kJ,1mol气态肼(N2H4)燃烧放热624KJ,反应的热化学方程式为:N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) △H=-624KJ/mol;
(2) 甲装置是燃料电池,正极上氧气得电子发生还原反应,电极反应式为:O2+4e-+2H2O=4OH-;
(3) 乙装置中石墨电极是阳极,氯离子放电生成氯气,检验氯气的方法是用湿润的淀粉碘化钾试纸,观察是否变蓝;

(4) 转移电子相等,有关系式: N2H4 ~ 2Cu
32128
m3.2g
则m= =0.8g;
(5) 流程⑤中阳极上铝失电子和水反应生成氧化铝和氢离子,电极反应式为2Al+3H2O-6e-=Al2O3+6H+;

(6)铝失电子生成铝离子进入溶液,废电解液中含有铝离子,铝离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成氢氧化铝沉淀,离子方程式为Al3++3HCO3-=Al(OH)3↓+3CO2↑。

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回答下列问题:

(1)E的官能团名称______________,B的结构简式_____________。

(2)B → C和G → J两步的反应类型 _______________,________________。

(3)① E + F → H的化学方程式_____________________。

② I → G 的化学方程式______________________。

(4)I的同系物K比I相对分子质量大28,K有多种同分异构体。

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