Question

【題目】在火箭推進器中裝有強還原劑肼（N2H4）和強氧化劑（H2O2），當它們混合時，即產(chǎn)生大量的N2和水蒸氣，并放出大量熱．已知0.4mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量．

（1）寫出該反應(yīng)的熱化學方程式_______________________________________．

（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1，則16g液態(tài)肼燃燒生成氮氣和液態(tài)水時，放出的熱量是________kJ．

（3）上述反應(yīng)應(yīng)用于火箭推進劑，除釋放大量的熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很突出的優(yōu)點是_________________________________________．

（4）已知N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ·mol﹣1，N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=﹣534kJ·mol﹣1，根據(jù)蓋斯定律寫出肼與NO2完全反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式_________________________．

（5）已知：N2 （g）+2O2 （g）═2NO2 （g）△H=+67.7kJ/mol

N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）△H=﹣543kJ/mol

H2 （g）+F2 （g）═HF （g）△H=﹣269kJ/mol

H2（g）+O2（g）═H2O （g）△H=﹣242kJ/mol

有人認為若用氟代替二氧化氮作氧化劑，則反應(yīng)釋放能量更大，肼和氟反應(yīng)的熱化學方程式：_________________________．

（6）丙烷燃燒可以通過以下兩種途徑：

途徑I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1

途徑II：C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）△H=+b kJ·mol﹣1

2C3H6（g）+9O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l）△H=﹣c kJ·mol﹣1

2H2（g）+O2 （g）═2H2O（l）△H=﹣d kJ·mol﹣1 （abcd均為正值）

請回答下列問題：

判斷等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑I放出的熱量_______（填“大于”、“等于”或“小于”）途徑II放出的熱量．C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g） 的反應(yīng)中，反應(yīng)物具有的總能量________（填“大于”、“等于”或“小于”）生成物具有的總能量．b 與a、c、d的數(shù)學關(guān)系式是_____________．

Answer 1

【答案】 N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣641.625kJ/mol 408.8 產(chǎn)物為氮氣和水，無污染 2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g）△H=﹣1135.7kJ·mol﹣1 N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣1135kJ·mol﹣1 等于 小于 b=+﹣a

【解析】由0.4mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量，可以計算出1mol液態(tài)肼和足量H2O2反應(yīng)，生成氮氣和水蒸氣，放出641.625kJ的熱量．

（1）該反應(yīng)的熱化學方程式N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣641.625kJ/mol．

（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1，則H2O（g）═H2O（l）；△H=﹣44kJ·mol﹣1，所以N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（l）△H=﹣817.625kJ/mol則16g液態(tài)肼燃燒生成氮氣和液態(tài)水時，放出的熱量是817.625kJ/mol=408.8kJ．

（3）上述反應(yīng)應(yīng)用于火箭推進劑，除釋放大量的熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個很突出的優(yōu)點是產(chǎn)物為氮氣和水，無污染．

（4）①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ·mol﹣1，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=﹣534kJ·mol﹣1。由②-①得：2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g） △H=（﹣534kJ·mol﹣1）-67.7kJ·mol﹣1=﹣1135.7kJ·mol﹣1，所以肼與NO2完全反應(yīng)生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學方程式為2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g）△H=﹣1135.7kJ·mol﹣1．

（5）①N2 （g）+2O2 （g）═2NO2 （g）△H=+67.7kJ/mol，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）△H=﹣543kJ/mol，③H2 （g）+F2 （g）═HF （g）△H=﹣269kJ/mol，④H2（g）+O2（g）═H2O （g）△H=﹣242kJ/mol。經(jīng)分析，由②+③-④可得：N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣543kJ/mol+（﹣269kJ/mol）-（﹣242kJ/mol）=﹣1135kJ·mol﹣1，所以肼和氟反應(yīng)的熱化學方程式為N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣1135kJ·mol﹣1．

（6）化學反應(yīng)的焓變與反應(yīng)途徑無關(guān)，只與反應(yīng)的初始狀態(tài)和終了狀態(tài)有關(guān)，所以等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑I放出的熱量等于途徑II放出的熱量．由于C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）是吸熱反應(yīng)，所以反應(yīng)物具有的總能量小于生成物具有的總能量．根據(jù)途徑I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1，途徑II：①C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）△H=+b kJ·mol﹣1，②2C3H6（g）+9O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l）△H=﹣c kJ·mol﹣1，③2H2（g）+O2 （g）═2H2O（l）△H=﹣d kJ·mol﹣1 （abcd均為正值），① - ② - ③ 可得：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H= kJ·mol﹣1=﹣a kJ·mol﹣1，所以b 與a、c、d的數(shù)學關(guān)系式是b=+﹣a．