题目内容

20．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N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（g）△H=-641.625kJ/mol．
（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ•mol-1，则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是408.8kJ．
（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生成N2和H2O，对环境无污染．
（4）已知N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ•mol-1，N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=-534kJ•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2N2H4（g）+2NO2（g）═3N2（g）+4H2O（g）△H=-1135.7kJ•mol-1．

分析 （1）依据热化学方程式书写方法写出，标注物质聚集状态和反应焓变；
（2）依据热化学方程式和盖斯定律计算得到热化学方程式，得到反应的焓变；
（3）肼燃烧生成氮气和水；
（4）根据盖斯定律计算焓变，并书写热化学方程式．

解答 解：（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；
故答案为：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；
故答案为：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；
故答案为：生成N2和H2O，对环境无污染；
（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，
故答案为：2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g）△H=-1135.7kJ•mol-1．

点评 本题考查了化学反应能量变化的计算应用，物质结构分析判断，盖斯定律的计算，热化学方程式书写方法，题目难度中等．

练习册系列答案
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1．在1mol Al2（SO4）3中含有的Al3+个数约是（　　）
A．6.02×1023B．1.204×1024C．2D．1
11．恒温下，向一个4L的密闭容器中充入5.2molH2和2molN2，反应过程中对NH3的浓度进行检测，得到的数据如表所示：
时间/min51015202530
c（NH3）/mol•L-10.080.140.180.200.200.20
①下列可以证明反应达到平衡的标志是ACDF．
A．N2、H2和NH3的浓度不再变化
B．单位时间内消耗n mol N2同时消耗3nmol H2
C.1mol氮氮三键断裂同时6molN-H键断裂
D．容器内总压强不随时间而变化
E．混合气体的密度保持不变
F．混合气体的平均相对分子质量不再改变
②此条件下该反应的化学平衡常数K=0.1，若温度不变，只将容器体积由4L变为2L，达到新平衡时N2的平衡浓度＞0.4mol•L-1（填“＞”、“=”或“＜”）．
③如图所示，隔板K1固定不动，活塞K2可自由移动．T℃时，M、N两个容器中均发生反应N2（g）+3H2（g）?2NH3（g），向容器M、N中各充入l mol N2和3mol H2，初始M、N的容积和温度相同，并保持温度不变．下列有关说法中不正确的是A．
A．反应达到平衡时N2的转化率：M＞N
B．H2的体积分数：M＞N
C．容器N中达到平衡，测得容器中含有1.2mol NH3，此时N的容积为VL，则该反应在此条件下的平衡常数K=
$\frac{24{V}^{2}}{12}$
D．该反应在T℃时的平衡常数K：M=N．
8．NaCl是价廉且应用广泛的化工业原料，例如应用于纯碱工业、氯碱工业、氯酸钾工业、肥皂工业等．
（1）19世纪60年代氨碱法是纯碱工业广泛使用的方法，20世纪20年代以后被联合制碱法逐渐取代．
①请写出以NaCl为原料利用氨碱法生产纯碱的化学方程式NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na2CO3+CO2↑+H2O．
②在联合制碱法中，纯碱工厂与合成氨工厂进行联合生产，以方便的获得原料NH3、CO2．
③在联合制碱法中循环使用，而在氨碱法中循环使用率不高的物质是CO2、NaCl．
（2）氯酸钾是重要的化工业产品，在火柴、炸药、雷管、焰火等制造中有重要应用，工业中首先通过电解热食盐水制得氯酸钠，再加入一定量的氯化钾即可得到氯酸钾沉淀．
①在火柴、炸药、雷管、焰火的制造过程中大量使用氯酸钾，主要应用氯酸钾的强氧化性．
②请写出电解食盐水生产氯酸钠的化学方程式NaCl+3H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO3+3H2↑．该工艺过程中使用    的装置与氯碱工业中使用的装置主要区别有需要加热恒温控制、没有离子交换膜（请答出两点）．
（3）在肥皂的工业生成过程中，也要使用NaCl的目的是加入食盐使肥皂析出．
15．甲醇质子交换膜燃料电池中将甲醇蒸气转化为氢气的一种原理是CH3OH（g）和H2O（g）反应生成CO2和H2．图是该过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，正反应活化能 a的变化是减小（填“增大”、“减小”、“不变”），反应热△H的变 化是不变（填“增大”、“减小”、“不变”）．请写出反应进程CH3OH（g）和H2O（g）反应的热化学方程式CH3OH（g）+H2O（g）=CO2（g）+3H2（g）△H=+（a-b）kJ/mol．
5．CH4既是一种重要的能源，也是一种重要的化工原料．
（1）已知8.0g CH4完全燃烧生成液体水放出444.8kJ热量．则CH4（g）+2O2（g）═CO2（g）+2H2O（l）△H=-889.6kJ•mol-1
（2）以CH4为燃料可设计成结构简单、能量转化率高、对环境无污染的燃料电池，其工作原理图1所示，则通入a气体的电极名称为负极，通入b气体的电极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O．（质子交换膜只允许H+通过）

（3）在一定温度和催化剂作用下，CH4与CO2可直接转化成乙酸，这是实现“减排”的一种研究方向．
①在不同温度下，催化剂的催化效率与乙酸的生成速率如图2所示，则该反应的最佳温度应控制在250℃ 左右．
②该反应催化剂的有效成分为偏铝酸亚铜（CuAlO2，难溶物）．将CuAlO2溶解在稀硝酸中生成两种盐并放出NO气体，其离子方程式为3 CuAlO2+16 H++NO3-=NO↑+3 Al3++3Cu2++8H2O．
（4）CH4还原法是处理NOx气体的一种方法．已知一定条件下CH4与NOx反应转化为N2和CO2，若标准状况下8.96L CH4可处理22.4L NOx，则x值为1.6．
12．在某容积为2L的密闭容器中，A、B、C、D四种气体物质发生可逆反应，其物质的量n（mol）随时间t（min）的变化如图所示．下列说法正确的是（　　）
A．前2min内，v（A）=0.2 mol/（L•min）
B．在2min时，图象发生改变的原因只可能是增大压强
C．其他条件不变，3min时体系的压强不再发生变化
D．增加气体D的浓度，A的反应速率随之减小
9．在一体积为10L的容器中，通入一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2 （g）△H＜0，CO和H2O浓度变化如图．
t℃时物质浓度（mol•L-1）的变化：
时间（min）COH2OCO2H2
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
50.1160.2160.084
60.0960.2660.104
（1）0～4min的平均反应速率v（CO）=0.03mol•L-1•min-1．
（2）850℃时，此反应的平衡常数K=1，若保持温度、体积不变，起始时CO和H2O的浓度均为0.2mol•L-1，则达平衡时CO的转化率为50%．在850℃时，若上述反应体系中各物质浓度为C（CO）=0.07mol•L-1C（H2O）=0.17mol•L-1C（ CO2）=0.13mol•L-1C（H2）=0.13mol•L-1，则此时该反应向逆方向移动．
（3）t℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表．
①表中3min～4min之间反应处于平衡状态； c 1数值大于0.08mol•L-1 （填大于、小于或等于）
②反应在4min～5min间，平衡向逆方向移动，可能的原因是d （单选），表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是a （单选）
a．增加水蒸气     b．降低温度     c．使用催化剂     d．增加氢气浓度．
10．下列在给定状态下能导电的是（　　）
A．固体氯化钠B．液态氯化氢C．乙醇溶液D．液态氢氧化钾

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