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2011年9月29日成功发射天宫一号的长征二号F型火箭巨大的推力来源于一个氧化还原反应,反应时偏二甲肼(C2H8N2)做燃料,N2O4做氧化剂,生成三种气体物质,完成并配平该燃烧反应的化学方程式:C2H8N2+N2O4=N2↑+CO2↑
 

(1)火箭发射前低温加注的液态氧化剂N2O4是一种强酸性剧毒物质,常温下,纯净的N2O4是无色气体,可溶于水,且与水反应生成两种含氧酸,该反应的化学方程式是:
 
,对上述反应中的各种物质,下列说法正确的是
 
.
A.N2O4只做氧化剂         
B.产物中两种酸都是强酸
C.反应中水只做溶剂       
D.N2O4泄漏后可产生红棕色气体
(2)通过仪器分析燃烧剂偏二甲肼分子,得知其分子结构情况如下表:

分子中所有的化学键峰面积之比
红外光谱
N-N

N-C

N-H

C-H
核磁共振氢谱
3:1
符合上表结构及数据要求的同分异构体共有
 
种,已知偏二甲肼的结构中有一个氮原子上没有连接氢原子,则偏二甲肼的结构简式是
 
.
考点:热化学方程式,结构简式
专题:
分析:C2H8N2中的N元素的化合价由-3价升高为0,C元素的化合价由-1价升高为+4价,故一个C2H8N2参与反应化合价升高16,N2O4中的N元素化合价由+4价降低为0,故一个N2O4参与反应化合价降低8,结合电子守恒及质量守恒定律解答;
(1)N2O4是无色气体,可溶于水,且与水反应生成两种含氧酸,由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸,再根据化合价变化书写化学方程式;
(2)根据偏二甲肼分子核磁共振氢谱和红外光谱进行分析.
解答: 解:C2H8N2中的N元素的化合价由-3价升高为0,C元素的化合价由-1价升高为+4价,故一个C2H8N2参与反应化合价升高16,N2O4中的N元素化合价由+4价降低为0,故一个N2O4参与反应化合价降低8,结合电子守恒所以C2H8N2前为1,N2O4前为2,则氮气前为3二氧化碳前为2,最后根据原子守恒补上4个水,反应为C2H8N2+2N2O4=3N2↑+2CO2↑+4H2O↑,
故答案为:C2H8N2+2N2O4=3N2↑+2CO2↑+4H2O↑;
(1)N2O4是无色气体,可溶于水,且与水反应生成两种含氧酸,由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸,又N2O4的氮+4和水反应刚好一个升高到+5的硝酸,一个降低到+3的亚硝酸,故反应方程式为:N2O4+H2O=HNO3+HNO2;根据以上分析A.N2O4只做氧化剂错误,C.反应中水只做溶剂错误;B.产物中两种酸都是强酸,因为亚硝酸是弱酸也错误;D.N2O4泄漏后可产生红棕色气体,由于存在N2O4?2NO2平衡所以D正确;
故答案为:N2O4+H2O=HNO3+HNO2;D;
(2)根据核磁共振氢谱,分子只有2种氢,说明分子对称性好,和再结合红外光谱确定分子结构共2种,即CH3-NH-NH-CH3或,其中一个氮原子上没有连接氢原子为,
故答案为:2;.
点评:本题主要考查了氧化还原反应的基本概念、方程式书写、配平以及有机物结构的确立,难度不大,关键抓住核磁共振氢谱对分子结构对称性的判断来进行书写.
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