Question

火箭的主要燃料是“偏二甲肼”，已知该化合物由C．H、N三种元素组成，W_C=40%，W_H=13.33%，其分子量为60．通过结构分析可知，该物质分子中其中有一个氮原子以存在，且不与H原子直接相连．燃料的氧化剂是N₂O₄，燃烧产物只有CO₂、H₂O、N₂；5.00g“偏二甲肼”完全燃烧时可放出212.5kJ热量．
（1）试推算“偏二甲肼”的分子式，并写出它的结构简式．
（2）写出燃料燃烧的热化学方程式．

Answer 1

考点：热化学方程式,有机物实验式和分子式的确定

专题：化学反应中的能量变化,有机物分子组成通式的应用规律

分析：（1）根据分子中各个元素的质量分数来确定物质的分子式，据C、N、H分别能够形成共价键的个数为4、3、1和存在一个推断；
（2）根据5g液态偏二甲肼与液态N₂O₄完全反应，生成气态的N₂、H₂O和CO₂，同时放出212.5kJ热量来书写热化学方程式．

解答： 解：（1）偏二甲肼含C、H、N三种元素，其中C、N、H元素的质量分数分别为40.0%、46.7%、13.3%，所以三种原子的个数比=各个原子的质量分数和相对原子质量比的比值，即C：H：N=

40%

12

：

13.33%

1

：

46.67%

14

=1：4：1，所以偏二甲肼分子的最简式为：CH₄N，偏二甲肼的相对分子质量是60，
即分子式为C₂H₈N₂，C、N、H分别能够形成共价键的个数为4、3、1并存在一个，可推出其结构简式为：，
答：分子式为C₂H₈N₂，结构简式为；
（2）5.00g偏二甲肼的物质的量为：

5.00g

60g/mol

=

1

12

mol，

1

12

液态偏二甲肼与液态N₂O₄完全反应，生成气态的N₂、H₂O和CO₂，同时放出212.5kJ热量，则1mol液态偏二甲肼与液态N₂O₄完全反应，生成气态的N₂、H₂O和CO₂，同时会放出2550kJ热量，热化学方程式为C₂H₈N₂（1）+2N₂O₄（1）═2CO₂（g）+4H₂O（g）+3N₂（g）△H=-2550 kJ?mol^-1，
答：燃烧的热化学方程式为C₂H₈N₂（1）+2N₂O₄（1）═2CO₂（g）+4H₂O（g）+3N₂（g）△H=-2550 kJ?mol^-1．

点评：本题涉及分子式、结构式确定，热化学方程式书写等知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．