Question

长征二号火箭巨大的推力来源于一个氧化还原反应，反应时偏二甲肼（C₂H₈N₂）做燃料，N₂O₄做氧化剂，生成三种气体物质．
（1）完成并配平该燃烧反应的化学方程式：

 

C₂H₈N₂+

 

N₂O₄=

 

N₂↑+

 

CO₂↑+

 

（2）火箭发射前低温加注的液态氧化剂N₂O₄是一种强酸性剧毒物质，常温下，纯净的N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，该反应的化学方程式是：

 

，
对上述反应中的各种物质，下列说法正确的是

 

．
A．N₂O₄只做氧化剂         B．产物中两种酸都是强酸
C．反应中水只做溶剂       D．N₂O₄泄漏后可产生红棕色气体
（3）通过仪器分析燃烧剂偏二甲肼分子，得知其分子结构情况如下表：

	分子中所有的化学键	峰面积之比
红外光谱	N-N N-C N-H C-H	/
核磁共振氢谱	/	3：1

符合上表结构及数据要求的同分异构体共有

 

种，已知偏二甲肼的结构中有一个氮原子上没有连接氢原子，则偏二甲肼的结构简式是

 

．

Answer 1

考点：氧化还原反应方程式的配平,氧化还原反应,有机化合物的异构现象

专题：氧化还原反应专题,同分异构体的类型及其判定

分析：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合价由-3价升高为0，C元素的化合价由-1价升高为+4价，故一个C₂H₈N₂参与反应化合价升高16，N₂O₄中的N元素化合价由+4价降低为0，故一个N₂O₄参与反应化合价降低8，结合电子守恒及质量守恒定律解答；
（2）N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸，再根据化合价变化书写化学方程式；
（3）根据偏二甲肼分子核磁共振氢谱和红外光谱进行分析．

解答： 解：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合价由-3价升高为0，C元素的化合价由-1价升高为+4价，故一个C₂H₈N₂参与反应化合价升高16，N₂O₄中的N元素化合价由+4价降低为0，故一个N₂O₄参与反应化合价降低8，结合电子守恒所以C₂H₈N₂前为1，N₂O₄前为2，则氮气前为3二氧化碳前为2，最后根据原子守恒补上4个水，反应为C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，
故答案为：1；2；3； 2；4H₂O；
（2）N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸，又N₂O₄的氮+4和水反应刚好一个升高到+5的硝酸，一个降低到+3的亚硝酸，故反应方程式为：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；根据以上分析A．N₂O₄只做氧化剂错误，C．反应中水只做溶剂错误；B．产物中两种酸都是强酸，因为亚硝酸是弱酸也错误；D．N₂O₄泄漏后可产生红棕色气体，由于存在N₂O₄?2NO₂平衡所以D正确；
故答案为：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；D；
（3）根据核磁共振氢谱，分子只有2种氢，说明分子对称性好，和再结合红外光谱确定分子结构共2种，即CH₃-NH-NH-CH₃和，其中一个氮原子上没有连接氢原子为，
故答案为：2；．

点评：本题主要考查了氧化还原反应的基本概念、方程式书写、配平以及有机物结构的确立，难度不大，关键抓住核磁共振氢谱对分子结构对称性的判断来进行书写．