Question

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，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量。

（1）写出该反应的热化学方程式__________________________________________。

（2）已知H₂O(l)=H₂O(g)；△H=+44kJ·mol^-1，则16 g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ。

（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________________________。

（4）已知N₂(g)+2O₂(g)=2 NO₂(g)；△H=+67.7 kJ·mol^-1， N₂H₄(g)+O₂(g)= N₂(g)+2H₂O (g)；△H=-534 kJ·mol^-1，根据盖斯定律写出肼与NO₂完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式___________。

（5）已知： ①N2 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ 2NO2 (g)            △H = + 67.7kJ/mol

②N2H4 (g) ＋O2 (g) ＝ N2(g) ＋2H2O (g)    △H = -543kJ/mol

③1/2H2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＝ HF (g)           △H = -269kJ/mol

④H2 (g) ＋ 1/2O2 (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：            。

（6）丙烷燃烧可以通过以下两种途径：

途径I：C₃H₈(g) + 5O₂(g) == 3CO₂(g) +4H₂O(l)  ΔH＝-a kJ·mol^-1

途径II：C₃H₈(g) ==C3H6(g)+ H₂(g)   ΔH＝+b kJ·mol^-1

2C3H6(g)+ 9O₂(g) == 6CO₂(g) +6H₂O(l)  ΔH＝-c kJ·mol^-1

2H₂(g)+O₂ (g) == 2H₂O(l)  ΔH＝-d kJ·mol^-1 (abcd均为正值)

请回答下列问题：

判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量 ______(填“大于”、“等于”或“小于”)途径II放出的热量。由于C₃H₈(g) ==C3H6(g)+ H₂(g) 的反应中，反应物具有的总能量______(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的总能量。

b 与a、c、d的数学关系式是______________。

Answer

（1）N2H4(l)+2 H2O2 (l) = N2(g)+ 4 H2O (g) △H= - 641.625 kJ·mol-1 (2分)

（2）408.8 (1分)

（3）生成N2和H2O，对环境无污染(1分)

（4）2N2H4(g)+2 NO2 (g) = 3N2(g)+4 H2O(g)；△H= - 1135.7kJ·mol-1 (2分)

（5）N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF (g)△H=-1135kJ•mol-1(2分)

（6）等于(1分) 小于(1分) b=+-a (2分)

【解析】

试题分析：（1）0.4mol液态肼与足量过氧化氢反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量，32g肼燃烧放热641.625kJ；肼燃烧的热化学方程式为：N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.625kJ/mol；

（2）①N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.625kJ/mol，

②H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol；

依据盖斯定律，①-②×4得到：N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(l)△H=-817.625kJ/mol

则16g液态肼与足量液态过氧化氢反应生成氮气和液态水放热时408.8KJ；

（3）肼燃烧生成氮气和水，除释放大量热和快速产生大量气体外，生成的物质无污染；

（4）①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)，△H=+67.7KJ•mol-1；

②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O (g)，△H=-534KJ•mol-1

将方程式2②-①得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=2(-534KJ•mol-1

)-(+67.7KJ•mol-1)=-1135.7kJ•mol-1；

（5）②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJ•mol-1

③1/2H2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＝ HF (g) △H = -269kJ/mol

④H2(g) ＋ 1/2O2(g) ＝ H2O (g) △H = -242kJ/mol

依据盖斯定律②-④×2+③×4得到：N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF (g)△H=-1135kJ•mol-1；

（5）根据盖斯定律，煤作为燃料不管是一步完成还是分两步完成，反应物和产物的焓值是一定的，所以两途径的焓变值一样，放出的热量一样；

由于C3H8(g)═C3H6(g)+H2(g) 的反应中△H＞0，该反应是吸热反应，反应物具有的总能量小于生成物的总能量；

途径I：①C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(l)△H=-a kJ•mol-1

途径II：②C3H8(g)═C3H6(g)+H2(g)△H=+b kJ•mol-1

③2C3H6(g)+9O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l)△H=-c kJ•mol-1

④2H2(g)+O2 (g)═2H2O(l)△H=-d kJ•mol-1 反应①=反应②+反应③×+反应④×，所以-a=b+(-c-d)，所以b=-a+(c+d)。

考点：考查热化学方程式的书写及盖斯定律的应用。