Question

(1)火箭发射常以液态肼(N₂H₄)为燃料，液态过氧化氢为助燃剂。已知：16g液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ热量，试写出液态N₂H₄和液态H₂O₂反应的热化学方程式__________。

(2)已知：N₂H₄(l)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(g)。肼(N₂H₄)—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。该电池放电时，负极的电极反应式是_______。

(3)将浓度均为0.10 mol·L^-1的CH₃COOH溶液和NaOH溶液等体积混合，所得混合溶液中各种离子浓度大小顺序_______________。

(4)已知某温度下，纯水中的c(H⁺)= 2.0×10^-7 mol/L。该温度下，测定某硫酸溶液中c(SO₄^2-)=5×10^-6mol/L，该硫酸溶液中由水电离出的OH^-浓度为_________________。

(5)在25 ℃时，向V mL pH＝m的HNO₃中滴加pH＝n的KOH溶液10V mL时，溶液中n(NO₃^-)=10 n(K^＋)，则m＋n的值为____________。

Answer

N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol-1 N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+) 4×10−9 mol·L−1 12

【解析】

(1)根据16g液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ热量，计算1mol液态肼32g放出642kJ的热量，再书写热反应方程式。

(2)分析得出N2H4化合价升高作负极，反应生成氮气。

(3)分析反应后的溶质及溶液酸碱性，再分析离子浓度大小顺序。

(4)先求该温度下Kw，再得到某硫酸溶液中c(H+)，再根据公式求溶液中的OH－浓度即为水电离出的OH－浓度。

(5)先表示出HNO3中c(H+)和pH＝n的KOH溶液c(OH－)，根据溶液中n(NO3－)=10 n(K＋)列计算式得出m＋n 的值。

(1)16g液态肼与液态过氧化氢恰好完全反应生成氮气和液态水时放出321kJ热量，N2H4＋2H2O2 = N2 ＋4H2O，1mol液态肼32g放出642kJ的热量，因此液态N2H4和液态H2O2反应的热化学方程式N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol−1；故答案为：N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(l) ΔH＝－642 kJ·mol−1。

(2)肼(N2H4)—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液。根据反应方程式N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)，N2H4化合价升高作负极，放电时，负极的电极反应式是N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O；故答案为：N2H4－4e－＋4OH－＝N2＋4H2O。

(3)将浓度均为0.10 mol·L−1的CH3COOH溶液和NaOH溶液等体积混合，溶质为CH3COONa，溶液显碱性，主要是醋酸根水解，因此所得混合溶液中各种离子浓度大小顺序c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+)；故答案为：c(Na+)＞c(CH3COO－)＞c(OH－)＞c(H+)。

(4)已知某温度下，纯水中的c(H+)= 2.0×10−7 mol·L−1，Kw = c(H+)∙c(OH－) = 2.0×10−7× 2.0×10−7 =4×10−14。该温度下，测定某硫酸溶液中c(SO42−)=5×10−6 mol·L−1，c(H+)=1×10−5 mol·L−1，则该硫酸溶液中的OH－浓度，水电离出的OH－浓度4×10−9 mol·L−1；故答案为：4×10−9 mol·L−1。

(5)在25 ℃时，向V mL pH＝m的HNO3即c(H+)= 1×10−m mol·L−1，滴加pH＝n的KOH溶液[即c(OH－) = 1×10(n−14) mol·L−1]10V mL时，溶液中n(NO3－)=10 n(K＋)，因此1×10−m mol·L−1×V×10−3L = 10×1×10(n−14) mol·L−1×10V×10−3L，得到m＋n =12；故答案为：12。