Question

10．通常把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能．已知部分化學鍵的鍵能如下：

化學鍵	N-H	N-N	O═O	N≡N	O-H
鍵能 （kJ•mol-1）	386	167	498	946	460

（1）發(fā)射神舟飛船的長征火箭用了肼（N₂H₄，氣態(tài)）為燃料，若它在氧氣（氣態(tài)）中燃燒，生成N₂（氣態(tài)）和H₂O（液態(tài)）．1mol肼完全燃燒時放出的熱量為577kJ．
（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 溶液．肼-空氣燃料電池放電時，正極的電極反應式是O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
（3）已知N₆₀分子中每個N原子均以氮氮鍵結(jié)合三個氮原子，且N₆₀分子結(jié)構(gòu)中每個氮原子均形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．試推測1個N₆₀的結(jié)構(gòu)含有90個N-N鍵．

Answer 1

分析 （1）先寫出化學方程式N₂H₄+O₂═N₂+2H₂O，然后根據(jù)焓變=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能計算焓變，再根據(jù)化學方程式計算1mol肼完全燃燒時放出的熱量；
（2）肼-空氣燃料電池放電時，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成H₂O和氮氣，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答；
（3）N₆₀分子中每個N原子均以氮氮單鍵結(jié)合三個氮原子，且N₆₀結(jié)構(gòu)中每個氮原子均形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個N-N鍵為一個N原子提供$\frac{1}{2}$；

解答 解：（1）N₂H₄燃燒的化學方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g），△H=反應物的總鍵能-生成物的總鍵能=167 kJ•mol^-1+386 kJ•mol^-1×4+498 kJ•mol^-1-946 kJ•mol^-1-460 kJ•mol^-1×4=-577 kJ•mol^-1，N₂H₄燃燒的熱化學方程式為N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O（g）△H=-577 kJ•mol^-1，所以1mol肼完全燃燒時放出的熱量為577 kJ，
故答案為：577kJ；
（2）肼-氧氣堿性燃料電池中，負極上燃料肼失電子和氫氧根離子反應生成水和氮氣，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=4H₂O+N₂↑，正極發(fā)生還原反應，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（3）N₆₀分子中每個N原子均以氮氮單鍵結(jié)合三個氮原子，且N₆₀結(jié)構(gòu)中每個氮原子均形成8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，每個N-N鍵為一個N原子提供$\frac{1}{2}$，則1個N₆₀分子的結(jié)構(gòu)中含有N-N數(shù)目為60×3×$\frac{1}{2}$=90，
故答案為：90；

點評 本題考查了化學反應的能量變化與反應的焓變關(guān)系、原電池和電解池原理及物質(zhì)的量的計算，根據(jù)各個電極上得失電子書寫電極反應、物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征分析，注意反應熱與鍵能以及化學計量數(shù)間的關(guān)系和分子結(jié)構(gòu)的分攤法計算化學鍵數(shù)，題目難度中等．