Question

9．航天飛機（Space Shuttle）是往返于太空和地面之間的航天器，航天飛機需要三種推行物，一種是固體Al和NH₄ClO₄固體化合物而成的固態推行物，為運載火箭提供動力，一旦點燃，這種固體推行物將會生成Al₂O₃固體、AlCl₃固體、NO氣體和水蒸氣．
    航天飛機從火箭上分離之后，其便被一種低溫推進劑推上其預定軌道，這種低溫推進劑是液態氫和液態氧的混合物．航天飛機在其預定軌道運行的能量是由一種自燃推進劑所提供的，它是由CH₃NHNH₂液體作為燃料，N₂O₄作為氧化劑．它們相互混合就會迅速反應產生氮氣、二氧化碳氣體和水蒸氣．
請回答下列問題：
（1）固體鋁和固體NH₄ClO₄反應的△H=dkJ/mol，則d＜0（填）（“＞”或“＜”）．
（2）46g液態CH₃NHNH₂與115g液態N₂O₄恰好完全反應生成氮氣、二氧化碳和水蒸氣，放出熱量696kJ，寫出該反應的熱化學方程式：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1．
（3）請指出固體推進劑和其它推進劑相比的優點：結構簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發推力巨大．
（4）低溫推進劑可用來為航天飛機提供電能，請寫出用氫氧化鈉溶液作電解質溶液的該電池的正極反應式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極反應式2H₂+4OH^--4e-=4H₂O．

Answer 1

分析 （1）火箭的燃料之一是鋁粉與高氯酸銨（NH₄ClO₄）的固體混合物，點燃時，鋁粉被氧化放熱引發高氯酸銨反應，反應放出大量的熱；
（2）根據熱化學方程式的意義以及熱化學方程式的書寫方法來寫；
（3）固體火箭主要的優點是結構簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發推力巨大；
（4）低溫推進劑是液態氫和液態氧的混合物，工作時，通入氫氣的一極為電池的負極，發生氧化反應，通入氧氣的一極為電池的正極，發生還原反應，電池總反應與氫氣在氧氣中燃燒的化學方程式一致．

解答 解：（1）固體鋁和固體NH₄ClO₄反應，反應放出大量的熱，△H＜0，即d＜0，故答案為：＜；
（2）46g（1mol）液態CH₃NHNH₂與115g（1.25mol）液態N₂O₄恰好完全反應生成氮氣、二氧化碳和水蒸氣，放出熱量696kJ，則熱化學方程式為：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1；
故答案為：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1；
（3）固體火箭主要的優點是結構簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發推力巨大；
故答案為：結構簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發推力巨大；
（4）低溫推進劑是液態氫和液態氧的混合物，通入氫氣的一極為電池的負極，發生氧化反應，在堿性環境下，電極反應為：2H₂+4OH^--4e-=4H₂O，正極上是氧氣發生得電子的還原反應，在堿性環境下，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，電子從負極流向正極，電池總反應與氫氣在氧氣中燃燒的化學方程式一致，供電時的總反應為：2H₂+O₂═2H₂O；
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e-=4H₂O．

點評 本題主要考查了化學反應中的能量變化，涉及熱化學方程式、電極反應式等，難度不大．