Question

16．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，即產生大量的N₂和水蒸氣，并放出大量熱．已知0.4mol液態肼和足量H₂O₂反應，生成氮氣和液態水，放出327.04kJ的熱量．
（1）寫出該反應的熱化學方程式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液態肼燃燒生成氮氣和氣態水時，放出的熱量是320.8kJ．
（3）上述反應應用于火箭推進劑，除釋放大量的熱和快速產生大量氣體外，還有一個很突出的優點是產物無污染．
（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
有人認為若用氟代替二氧化氮作氧化劑，則反應釋放能量更大，肼和氟反應的熱化學方程式：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，根據0.4mol液態肼放出的熱量，計算1mol液態肼放出的熱量，進而寫出熱化學方程式；
（2）結合上述寫出的熱化學方程式和水轉化的熱化學方程式，根據蓋斯定律合并寫出生成氣態水時的熱化學方程式進行計算；
（3）依據反應N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的產物是氮氣和水分析該反應的優點；
（4）依據熱化學方程式，結合目標熱化學方程式，利用蓋斯定律計算得到．

解答 解：（1）反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液態肼放出327.04kJ的熱量，則1mol液態肼放出的熱量為$\frac{327.04kJ}{0.4mol}$=817.6kJ，
所以反應的熱化學方程式為：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；
依據蓋斯定律①-②×4得到：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol；
熱化學方程式中32g全部反應放熱641.6kJ，16g液態肼與足量雙氧水反應生成氮氣和氣態水時，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）和強氧化劑H₂O₂，當它們混合時，即產生大量的氮氣和水蒸氣，除釋放大量熱量和快速產生大量氣體外，還有很突出的優點是，產物為氮氣和水，清潔無污染，故答案為：產物無污染；
（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．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫、有關反應熱的計算，題目難度中等，注意蓋斯定律的應用，試題培養了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識的能力．