Question

16．在火箭推进器中装有强还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂（H₂O₂），当它们混合时，即产生大量的N₂和水蒸气，并放出大量热．已知0.4mol液态肼和足量H₂O₂反应，生成氮气和液态水，放出327.04kJ的热量．
（1）写出该反应的热化学方程式N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol．
（2）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44kJ•mol^-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和气态水时，放出的热量是320.8kJ．
（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是产物无污染．
（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
有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，肼和氟反应的热化学方程式：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，根据0.4mol液态肼放出的热量，计算1mol液态肼放出的热量，进而写出热化学方程式；
（2）结合上述写出的热化学方程式和水转化的热化学方程式，根据盖斯定律合并写出生成气态水时的热化学方程式进行计算；
（3）依据反应N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）的产物是氮气和水分析该反应的优点；
（4）依据热化学方程式，结合目标热化学方程式，利用盖斯定律计算得到．

解答 解：（1）反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂═N₂+4H₂O，0.4mol液态肼放出327.04kJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为$\frac{327.04kJ}{0.4mol}$=817.6kJ，
所以反应的热化学方程式为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.6kJ/mol，
故答案为：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；
依据盖斯定律①-②×4得到：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6kJ/mol；
热化学方程式中32g全部反应放热641.6kJ，16g液态肼与足量双氧水反应生成氮气和气态水时，放出的热量为：641.6kJ×$\frac{1}{2}$=320.8kJ，
故答案为：320.8；
（3）还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂H₂O₂，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，除释放大量热量和快速产生大量气体外，还有很突出的优点是，产物为氮气和水，清洁无污染，故答案为：产物无污染；
（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
依据盖斯定律①-③×2+②×4得到：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1；
故答案为：N₂H₄（g）+2F₂（g）=N₂（g）+4HF （g）△H=-1135kJ•mol^-1．

点评 本题考查了热化学方程式的书写、有关反应热的计算，题目难度中等，注意盖斯定律的应用，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．