Question

5．（1）肼（N₂H₄）又稱(chēng)聯(lián)氨，在常溫下是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．已知在101kPa時(shí)，N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夂虷₂O，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O．
（2）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溶空氣燃料電池放電時(shí)：
正極的電極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
負(fù)極的電極反應(yīng)式：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑．
（3）假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為電源，有4mol電子在電路中經(jīng)過(guò)，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣112L（假設(shè)空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)為20%）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)N₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夂虷₂O，寫(xiě)出其相應(yīng)的化學(xué)方程式；
（2）燃料電池中，負(fù)極上投放的是燃料，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極為氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子計(jì)算消耗的氧氣，根據(jù)氧氣計(jì)算需要空氣的體積．

解答 解：（1））因?yàn)镹₂H₄在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夂虷₂O，所以其化學(xué)反應(yīng)方程式為：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+O₂=N₂+2H₂O；
（2）燃料電池中，負(fù)極上投放的是燃料，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的反應(yīng)式為：N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極為氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，在堿性環(huán)境下的反應(yīng)式為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑；
（3）若有4mol電子在電路中經(jīng)過(guò)，則根據(jù)正極反應(yīng)O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，有1mol氧氣消耗，則需要空氣的體積=$\frac{1mol}{20%}$×22.4L/mol=112L，故答案為：112．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了方程式的書(shū)寫(xiě)、燃料電池原理，明確燃料電池的正負(fù)極的反應(yīng)即可解答，難度中等．