Question

燃料在電池中直接氧化而產(chǎn)生電能的裝置叫燃料電池，它是一種高效低污染的新型電池．燃料電池所用燃料可以是氫氣，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等．肼分子(H₂N－NH₂)可以在氧氣中燃燒生成氮氣和水，回答下列問題：

(1)利用肼、氧氣與KOH溶液組成堿性燃料電池，請寫出該電池反應(yīng)的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式；并指出電解質(zhì)溶液中，OH^－離子向哪極移動；

(2)肼在水中，通常結(jié)合一分子水，形成H₂N－NH₂·H₂O，其一級電離與NH₃·H₂O的電離類似，H₂N－NH₂·H₂O水溶液的堿性可以通過只考慮其一級電離求出，其一級電離的電離常數(shù)K_b＝3.0×10^－6，為了求濃度為0.1 mol/L肼溶液的OH^－濃度，人們常將K_b＝[H₂N－NH₃⁺]·[OH^－]/[H₂N－NH₂·H₂O]近似為K_b＝[OH^－]²/0.1，請給出理由．

(3)肼是強還原劑，與氧化劑反應(yīng)時放出大量的熱，如：

N₂H₄(l)＋2H₂O₂(l)＝N₂(g)＋4H₂O(g)　　ΔH＝－642.2 kJ·mol^－1，因此肼可以作為火箭推進劑．根據(jù)該反應(yīng)，你認為是否可以通過改變反應(yīng)條件，由N₂和水來制取N₂H₄，若能指出可能的反應(yīng)條件；若不能請指出原因．

Answer 1

答案：
解析：

　　(1)正極：2H₂O＋O₂＋4e^－＝4OH^－(2分)

　　負極：H₂N－NH₂＋4OH^－－4e^－＝N₂＋4H₂O(2分)

　　H₂N－NH₂＋O₂＝N₂＋2H₂O(2分)　正極(1分);

　　(2)因為H₂N－NH₂·H₂O的電離以一級電離為主，電離常數(shù)較小，電離生成的OH^－和H₂N－NH₃⁺的濃度幾乎相等，但是與未電離的剩余H₂N－NH₂·H₂O分子相比，濃度小得多，可以忽略(3分);

　　(3)不能；由于該反應(yīng)放出大量的熱，其逆反應(yīng)需要吸收大量的熱，即逆反應(yīng)的ΔH是很大的正值，且由N₂和水蒸氣生成肼和雙氧水是熵減小的，因此反應(yīng)：N₂(g)＋4H₂O(g)＝N₂H₄(l)＋2H₂O₂(l)的ΔH－TΔS總是大于零，說明該反應(yīng)不能自發(fā)進行，故不能用N₂和水來制取N₂H₄．(2分)