Question

5．液態肼（N₂H₄）和液態雙氧水可作為火箭推進劑的原料，它們混合時發生反應，生成N₂和水蒸氣，并放出大量的熱．已知1g液態肼完全反應生成氣態水放出的熱量為20kJ．
（1）H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，寫出液態肼與液態雙氧水反應生成N₂和液態水的熱化學方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）；△H=-816kJ/mol．
（2）以N₂和H₂為原料通過一定途徑可制得N₂H₄，已知斷裂1mol N-N鍵、N≡N鍵、N-H鍵、H-H鍵所需的能量分別為193kJ•mol^-1、946kJ•mol^-1、390.8kJ•mol^-1、436kJ•mol^-1，試寫出由N₂、H₂合成氣態肼（N₂H₄）的熱化學方程式為_N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8kJ•mol^-1．
（3）溫度在150℃以上時，H₂O₂便迅速分解為H₂O和O₂，發射火箭時用過氧化氫作強氧化劑就是利用這個原理，已知：
①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）的△H=-151.7kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）1g液態肼完全反應生成氣態水放出的熱量為20kJ，據此書寫熱化學風程式；結合寫出的熱化學方程式和誰轉化的熱化學方程式，根據蓋斯定律合并寫出生成液態水時的熱化學方程式進行計算；
（2）化學反應中，化學鍵斷裂吸收能量，形成新化學鍵放出能量，化學反應的焓變=舊鍵斷裂吸收的能量-新鍵生成釋放的能量，據此計算回答；
（3）①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根據蓋斯定律計算焓變．

解答 解：（1）1g液態肼完全反應生成氣態水放出的熱量為20kJ，所以1mol即32g液態肼完全反應生成氣態水放出的熱量為640kJ，即①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.63kJ/mol；②H₂O（g）=H₂O（l）△H=-44kJ/mol；
依據蓋斯定律①+②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）；△H=-816kJ/mol；故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）；△H=-816kJ/mol；
（2）由N₂、H₂合成氣態肼（N₂H₄）的反應為：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）焓變=946kJ•mol^-1+2（436kJ•mol^-1）-[4（390.8kJ•mol^-1）+193kJ•mol^-1]=+61.8 kJ•mol^-1
，故答案為：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8 kJ•mol^-1；
（3））①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根據蓋斯定律焓變=-（286kJ•mol^-1-134.3kJ•mol^-1）=-151.7 kJ•mol^-1，故答案為：-151.7 kJ•mol^-1．

點評 本題考查學生化學反應熱效應焓變的計算以及蓋斯定律的應用知識，屬于綜合知識的考查，難度中等．