Question

火箭的主要燃料是“偏二甲肼”，已知該化合物由C．H、N三種元素組成，W_C=40%，W_H=13.33%，其分子量為60．通過結構分析可知，該物質分子中其中有一個氮原子以存在，且不與H原子直接相連．燃料的氧化劑是N₂O₄，燃燒產物只有CO₂、H₂O、N₂；5.00g“偏二甲肼”完全燃燒時可放出212.5kJ熱量．
（1）試推算“偏二甲肼”的分子式，并寫出它的結構簡式．
（2）寫出燃料燃燒的熱化學方程式．

Answer 1

考點：熱化學方程式,有機物實驗式和分子式的確定

專題：化學反應中的能量變化,有機物分子組成通式的應用規律

分析：（1）根據分子中各個元素的質量分數來確定物質的分子式，據C、N、H分別能夠形成共價鍵的個數為4、3、1和存在一個推斷；
（2）根據5g液態偏二甲肼與液態N₂O₄完全反應，生成氣態的N₂、H₂O和CO₂，同時放出212.5kJ熱量來書寫熱化學方程式．

解答： 解：（1）偏二甲肼含C、H、N三種元素，其中C、N、H元素的質量分數分別為40.0%、46.7%、13.3%，所以三種原子的個數比=各個原子的質量分數和相對原子質量比的比值，即C：H：N=

40%

12

：

13.33%

1

：

46.67%

14

=1：4：1，所以偏二甲肼分子的最簡式為：CH₄N，偏二甲肼的相對分子質量是60，
即分子式為C₂H₈N₂，C、N、H分別能夠形成共價鍵的個數為4、3、1并存在一個，可推出其結構簡式為：，
答：分子式為C₂H₈N₂，結構簡式為；
（2）5.00g偏二甲肼的物質的量為：

5.00g

60g/mol

=

1

12

mol，

1

12

液態偏二甲肼與液態N₂O₄完全反應，生成氣態的N₂、H₂O和CO₂，同時放出212.5kJ熱量，則1mol液態偏二甲肼與液態N₂O₄完全反應，生成氣態的N₂、H₂O和CO₂，同時會放出2550kJ熱量，熱化學方程式為C₂H₈N₂（1）+2N₂O₄（1）═2CO₂（g）+4H₂O（g）+3N₂（g）△H=-2550 kJ?mol^-1，
答：燃燒的熱化學方程式為C₂H₈N₂（1）+2N₂O₄（1）═2CO₂（g）+4H₂O（g）+3N₂（g）△H=-2550 kJ?mol^-1．

點評：本題涉及分子式、結構式確定，熱化學方程式書寫等知識，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度較大．