Question

18．火箭推进器中盛有强还原剂液态肼（N₂H₄）和强氧化剂液态过氧化氢．当把0.4mol液态肼和0.8mol H₂O₂混合反应，生成氮气和水蒸气，放出256.7kJ的热量（相当于25℃、101kPa下测得的热量）．
（1）反应的热化学方程式为N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ．mol^-1．
（2）又已知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol．则16g液态肼与过氧化氢反应生成液态水时放出的热量是408.875kJ．
（3）此反应用于火箭推进，除释放大量热和快速产生大量气体外，还有一个很大的优点是产物无污染．
（4）汽油的重要成分是辛烷（C₈H₈），1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃烧，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ热量．请写出此反应的热化学方程式C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518kJ•mol^-1．
（5）用CH₄催化还原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
若用标准状况下4.48L CH₄还原NO₂至N₂整个过程中放出的热量为173.4kJ．

Answer 1

分析 （1）依据反应物和生成物配平书写化学方程式，根据定律关系判断，0.4mol液态肼和0.8mol H₂O₂混合恰好反应，所以1mol液态肼完全反应放出641.75kJ的热量；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，依据盖斯定律计算；
（3）其产物无毒无污染；
（4）1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃烧，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ热量，则辛烷的燃烧热是5518kJ/mol；
（5）$\frac{①+②}{2}$可知CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，根据甲烷和反应热之间的关系式计算．

解答 解：（1）解：反应方程式为：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.4mol液态肼放出256.7KJ的热量，则1mol液态肼放出的热量为$\frac{256.7kJ}{0.4mol}$=641.75kJ，
所以反应的热化学方程式为N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol，
故答案为：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；
（2）①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/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=-817.75kJ/mol：则16g液态肼物质的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol；与液态双氧水反应生成液态水时放出的热量408.875kJ，
故答案为：408.875；
（3）其产物无毒无污染，不影响环境，故答案为：产物无污染；
（4）1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃烧，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ热量，则辛烷的燃烧热是5518kJ/mol，其热化学方程式为C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518 kJ•mol^-1，
故答案为：C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518 kJ•mol^-1；
（5）$\frac{①+②}{2}$可知CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，标准状况下4.48LCH₄其物质的量为0.2mol，则放出的热量为0.2mol×867kJ=173.4kJ，
故答案为：173.4．

点评 本题考查反应热的有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确盖斯定律的灵活运用、正确书写目标方程式是解本题关键，题目难度中等．