Question

9．航天飞机（Space Shuttle）是往返于太空和地面之间的航天器，航天飞机需要三种推行物，一种是固体Al和NH₄ClO₄固体化合物而成的固态推行物，为运载火箭提供动力，一旦点燃，这种固体推行物将会生成Al₂O₃固体、AlCl₃固体、NO气体和水蒸气．
    航天飞机从火箭上分离之后，其便被一种低温推进剂推上其预定轨道，这种低温推进剂是液态氢和液态氧的混合物．航天飞机在其预定轨道运行的能量是由一种自燃推进剂所提供的，它是由CH₃NHNH₂液体作为燃料，N₂O₄作为氧化剂．它们相互混合就会迅速反应产生氮气、二氧化碳气体和水蒸气．
请回答下列问题：
（1）固体铝和固体NH₄ClO₄反应的△H=dkJ/mol，则d＜0（填）（“＞”或“＜”）．
（2）46g液态CH₃NHNH₂与115g液态N₂O₄恰好完全反应生成氮气、二氧化碳和水蒸气，放出热量696kJ，写出该反应的热化学方程式：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1．
（3）请指出固体推进剂和其它推进剂相比的优点：结构简单，成本相对较低，使用非常安全，瞬间的爆发推力巨大．
（4）低温推进剂可用来为航天飞机提供电能，请写出用氢氧化钠溶液作电解质溶液的该电池的正极反应式O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极反应式2H₂+4OH^--4e-=4H₂O．

Answer 1

分析 （1）火箭的燃料之一是铝粉与高氯酸铵（NH₄ClO₄）的固体混合物，点燃时，铝粉被氧化放热引发高氯酸铵反应，反应放出大量的热；
（2）根据热化学方程式的意义以及热化学方程式的书写方法来写；
（3）固体火箭主要的优点是结构简单，成本相对较低，使用非常安全，瞬间的爆发推力巨大；
（4）低温推进剂是液态氢和液态氧的混合物，工作时，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致．

解答 解：（1）固体铝和固体NH₄ClO₄反应，反应放出大量的热，△H＜0，即d＜0，故答案为：＜；
（2）46g（1mol）液态CH₃NHNH₂与115g（1.25mol）液态N₂O₄恰好完全反应生成氮气、二氧化碳和水蒸气，放出热量696kJ，则热化学方程式为：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1；
故答案为：4CH₃NHNH₂（g）+5N₂O₄（g）=7N₂（g）+4CO₂（g）+12H₂O（l）△H=-2784kJ•mol^-1；
（3）固体火箭主要的优点是结构简单，成本相对较低，使用非常安全，瞬间的爆发推力巨大；
故答案为：结构简单，成本相对较低，使用非常安全，瞬间的爆发推力巨大；
（4）低温推进剂是液态氢和液态氧的混合物，通入氢气的一极为电池的负极，发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应为：2H₂+4OH^--4e-=4H₂O，正极上是氧气发生得电子的还原反应，在碱性环境下，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，电子从负极流向正极，电池总反应与氢气在氧气中燃烧的化学方程式一致，供电时的总反应为：2H₂+O₂═2H₂O；
故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；2H₂+4OH^--4e-=4H₂O．

点评 本题主要考查了化学反应中的能量变化，涉及热化学方程式、电极反应式等，难度不大．