Question

氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：

(1)氮元素原子的L层电子数为________________。

(2)NH₃与NaClO反应可得到肼(N₂H₄)，该反应的化学方程式为____________________。

(3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N₂O₄反应生成N₂和水蒸气。

已知:①N₂(g)＋2O₂(g)=N₂O₄(l)△H₁=－19.5kJ·mol^－1

②N₂H₄(l)＋O₂(g)=N₂(g)＋2H₂O(g)△H₂=－534kJ·mol^－1

写出肼和N₂O₄反应的热化学方程式________________________________________。

(4)肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，正极的反应式为________________________________________。

Answer

5 2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O 2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.5kJ/mol O2+2H2O+4e-=4OH-

【解析】

(1)N原子的核外电子排布式为1s22s22p3，所以氮元素原子的L层电子数为5；

(2)NH3与NaClO发生氧化还原反应可得到肼(N2H4)、氯化钠和水，所以该反应的化学方程式为：2NH3+NaClO=N2H4+NaCl+H2O；

(3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气，

已知:①N2(g)＋2O2(g)=N2O4(l)△H1=－19.5kJ·mol－1

②N2H4(l)＋O2(g)=N2(g)＋2H2O(g)△H2=－534kJ·mol－1

根据盖斯定律，②×2-①得肼和N2H4反应的热化学方程式2N2H4(l)+N2O4(l)=3N2(g)+4H2O(g)△H=-1048.5kJ/mol；

(4)肼一空气燃料碱性电池中，通入燃料的一极为负极，负极上肼失电子和氢氧根离子反应生成水和氮气，电极反应式为：N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2，通入空气的一极为正极，正极电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-。