Question

16．在火箭推進(jìn)器中裝有強(qiáng)還原劑肼（N₂H₄）和強(qiáng)氧化劑（H₂O₂），當(dāng)它們混合時(shí)，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?dú)夂鸵簯B(tài)水，放出327.04kJ的熱量．
（1）寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol．
（2）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44kJ•mol^-1，則16g液態(tài)肼燃燒生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水時(shí)，放出的熱量是320.8kJ．
（3）上述反應(yīng)應(yīng)用于火箭推進(jìn)劑，除釋放大量的熱和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有一個(gè)很突出的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物無污染．
（4）已知：N₂ （g）+2O₂（g）=2NO₂ （g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄ （g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
$\frac{1}{2}$H₂ （g）+$\frac{1}{2}$F₂ （g）=HF （g）△H=-269kJ/mol
H₂（g）+$\frac{1}{2}$2O₂（g）=H₂O （g）△H=-242kJ/mol
有人認(rèn)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(xué)方程式：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，根據(jù)0.4mol液態(tài)肼放出的熱量，計(jì)算1mol液態(tài)肼放出的熱量，進(jìn)而寫出熱化學(xué)方程式；
（2）結(jié)合上述寫出的熱化學(xué)方程式和水轉(zhuǎn)化的熱化學(xué)方程式，根據(jù)蓋斯定律合并寫出生成氣態(tài)水時(shí)的熱化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算；
（3）依據(jù)反應(yīng)N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的產(chǎn)物是氮?dú)夂退�分析該反�?yīng)的優(yōu)點(diǎn)；
（4）依據(jù)熱化學(xué)方程式，結(jié)合目標(biāo)熱化學(xué)方程式，利用蓋斯定律計(jì)算得到．

解答 解：（1）反應(yīng)方程式為：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液態(tài)肼放出327.04kJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為$\frac{327.04kJ}{0.4mol}$=817.6kJ，
所以反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol；
（2）①N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol；
②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ/mol；
依據(jù)蓋斯定律①-②×4得到：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol；
熱化學(xué)方程式中32g全部反應(yīng)放熱641.6kJ，16g液態(tài)肼與足量雙氧水反應(yīng)生成氮?dú)夂蜌鈶B(tài)水時(shí)，放出的熱量為：641.6kJ×$\frac{1}{2}$=320.8kJ，
故答案為：320.8；
（3）還原劑肼（N₂H₄）和強(qiáng)氧化劑H₂O₂，當(dāng)它們混合時(shí)，即產(chǎn)生大量的氮?dú)夂退�蒸氣，除釋放大量熱量和快速產(chǎn)生大量氣體外，還有很突出的優(yōu)點(diǎn)是，產(chǎn)物為氮?dú)夂退�，清潔無污染，故答案為：產(chǎn)物無污染；
（4）①N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-543kJ•mol^-1
②$\frac{1}{2}$H₂（g）+$\frac{1}{2}$F₂（g）=HF（g）△H=-269kJ•mol^-1
③H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）=H₂O（g）△H=-242kJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律①-③×2+②×4得到：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1；
故答案為：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、有關(guān)反應(yīng)熱的計(jì)算，題目難度中等，注意蓋斯定律的應(yīng)用，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．