Question

在火箭推进器中装有还原剂肼（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，并放出大量的热量．已知0.4mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65KJ的热量．
（1）写出肼和过氧化氢的结构式  肼______，过氧化氢______．
（2）上述反应应用于火箭推进剂，除释放出大量热量和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是______．
（3）写出肼和双氧水反应的热化学方程式______．
（4）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44KJ/mol，则16g液态肼与足量双氧水反应生成氮气和液态水时，放出的热量是______．
（5）发射卫星时可用肼（N₂H₄）为燃料和二氧化氮做氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．已知：
N₂ （g）+2O₂（g）=2NO₂ （g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
H₂ （g）+F₂（g）=HF （g）△H=-538kJ/mol
2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol
则肼与NO₂完全反应的热化学方程式为______．有人认为若用F₂ （g）代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，N₂H₄ （g）和F₂ （g）反应的热化学方程式：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）N₂H₄中N原子之间形成1对共用电子对，N原子H原子质量形成1对共用电子对；
H₂O₂中O原子之间形成1对共用电子对，O原子与H原子之间形成1对共用电子对；
（2）根据产物分析，产物为氮气和水，无污染；
（3）0.4mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65KJ的热量，1mol液态肼放出的热量为256.65kJ×=641.625kJ，结合热化学方程式书写原则进行书写；
（4）根据n=计算16g液态肼的物质的量，根据（3）中的热化学方程式，构造出生成液态水时的热化学方程式，据此计算；
（5）根据盖斯定律，利用已知热化学方程式乘以适当的系数进行加减构造目标热化学方程式，反应物也乘以相应的系数，进行相应的加减．
解答：解：（1）N₂H₄中N原子之间形成1对共用电子对，N原子H原子质量形成1对共用电子对，结构式为；
H₂O₂中O原子之间形成1对共用电子对，O原子与H原子之间形成1对共用电子对，结构式为H-O-O-H，
故答案为：；H-O-O-H；

（2）肼（N₂H₄）和H₂O₂反应，产物为氮气和水，无污染，故答案为：产物为氮气和水，无污染；
（3）0.4mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65KJ的热量，1mol液态肼放出的热量为256.65kJ×=641.625kJ，
该反应热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol；
（4）已知：①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol，
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44KJ/mol，
根据盖斯定律，①-②×4得N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-817.625kJ/mol，
16g液态肼的物质的量为=0.5mol，完全反应生成液态水时放出的热量为0.5mol×817.625kJ/mol=408.8k，J
故答案为：408.8kJ；
（5）已知：Ⅰ、N₂ （g）+2O₂（g）=2NO₂ （g）△H=+67.7kJ/mol
Ⅱ、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅱ×2-Ⅰ得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7KJ/mol，
已知：Ⅰ、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
Ⅱ、H₂ （g）+F₂（g）=2HF （g）△H=-538kJ/mol
Ⅲ、2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol
根据盖斯定律，Ⅰ-Ⅲ+Ⅱ×2得N₂H₄（g）+2F₂ （g）═N₂（g）+4HF （g）△H=-1135KJ/mol；
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7KJ/mol；
N₂H₄（g）+2F₂ （g）═N₂（g）+4HF （g）△H=-1135KJ/mol．
点评：本题考查盖斯定律及反应热的计算，熟悉热化学反应方程式的书写与反应热的计算即可解答，难度中等，注意理解盖斯定律．