Question

16．液态肼（N₂H₄）和液态双氧水可作为火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N₂和水蒸气，并放出大量的热．已知1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ．
（1）H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N₂和液态水的热化学方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol．
（2）以N₂和H₂为原料通过一定途径可制得N₂H₄，已知断裂1mol N-N键、N≡N键、N-H键、H-H键所需的能量分别为193kJ•mol^-1、946kJ•mol^-1、390.8kJ•mol^-1、436kJ•mol^-1，试写出由N₂、H₂合成气态肼（N₂H₄）的热化学方程式为N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8 kJ•mol^-1．
（3）温度在150℃以上时，H₂O₂便迅速分解为H₂O和O₂，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理．已知：
①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
则反应③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）的△H=-151.7 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）已知1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ，求出1mol液态肼完全反应生成气态水放出的热量，结合盖斯定律计算液态肼与液态双氧水反应生成N₂和液态水的反应热和热化学方程式；
（2）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，化学反应的焓变=旧键断裂吸收的能量-新键生成释放的能量；
（3）①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
则反应③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根据盖斯定律计算焓变．

解答 解：（1）1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ，则32g即1mol肼燃烧放热640kJ，热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-640kJ/mol①；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol②；
依据盖斯定律，①-②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol；
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol；
（2）由N₂、H₂合成气态肼（N₂H₄）的反应为：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）焓变=946kJ•mol^-1+2（436kJ•mol^-1）-[4（390.8kJ•mol^-1）+193kJ•mol^-1]=+61.8 kJ•mol^-1；
故答案为：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8 kJ•mol^-1；
（3）①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
则反应③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根据盖斯定律焓变=-（286kJ•mol^-1-134.3kJ•mol^-1）=-151.7 kJ•mol^-1，
故答案为：-151.7 kJ•mol^-1．

点评 本题考查了反应热计算、热化学方程式的书写，题目难度中等，注意掌握化学键断裂、形成中的能力变化与焓变之间的关系，试题培养了学生的分析能力及化学计算能力．