Question

長征二號火箭巨大的推力來源于一個氧化還原反應，反應時偏二甲肼（C₂H₈N₂）做燃料，N₂O₄做氧化劑，生成三種氣體物質．
（1）完成并配平該燃燒反應的化學方程式：

 

C₂H₈N₂+

 

N₂O₄=

 

N₂↑+

 

CO₂↑+

 

（2）火箭發射前低溫加注的液態氧化劑N₂O₄是一種強酸性劇毒物質，常溫下，純凈的N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，該反應的化學方程式是：

 

，
對上述反應中的各種物質，下列說法正確的是

 

．
A．N₂O₄只做氧化劑         B．產物中兩種酸都是強酸
C．反應中水只做溶劑       D．N₂O₄泄漏后可產生紅棕色氣體
（3）通過儀器分析燃燒劑偏二甲肼分子，得知其分子結構情況如下表：

	分子中所有的化學鍵	峰面積之比
紅外光譜	N-N N-C N-H C-H	/
核磁共振氫譜	/	3：1

符合上表結構及數據要求的同分異構體共有

 

種，已知偏二甲肼的結構中有一個氮原子上沒有連接氫原子，則偏二甲肼的結構簡式是

 

．

Answer 1

考點：氧化還原反應方程式的配平,氧化還原反應,有機化合物的異構現象

專題：氧化還原反應專題,同分異構體的類型及其判定

分析：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結合電子守恒及質量守恒定律解答；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，再根據化合價變化書寫化學方程式；
（3）根據偏二甲肼分子核磁共振氫譜和紅外光譜進行分析．

解答： 解：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結合電子守恒所以C₂H₈N₂前為1，N₂O₄前為2，則氮氣前為3二氧化碳前為2，最后根據原子守恒補上4個水，反應為C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，
故答案為：1；2；3； 2；4H₂O；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，又N₂O₄的氮+4和水反應剛好一個升高到+5的硝酸，一個降低到+3的亞硝酸，故反應方程式為：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；根據以上分析A．N₂O₄只做氧化劑錯誤，C．反應中水只做溶劑錯誤；B．產物中兩種酸都是強酸，因為亞硝酸是弱酸也錯誤；D．N₂O₄泄漏后可產生紅棕色氣體，由于存在N₂O₄?2NO₂平衡所以D正確；
故答案為：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；D；
（3）根據核磁共振氫譜，分子只有2種氫，說明分子對稱性好，和再結合紅外光譜確定分子結構共2種，即CH₃-NH-NH-CH₃和，其中一個氮原子上沒有連接氫原子為，
故答案為：2；．

點評：本題主要考查了氧化還原反應的基本概念、方程式書寫、配平以及有機物結構的確立，難度不大，關鍵抓住核磁共振氫譜對分子結構對稱性的判斷來進行書寫．