Question

氮的化合物与生活、化工、国防等息息相关．
（1）“神舟九号”所用火箭推进剂由液态肼（N₂H₄）和液态双氧水组成，当它们混合反应时，即产生大量氮气和水蒸气，并放出大量热．已知：0.4mol液态肼与足量的液态双氧水反应生成氮气和水蒸气，并放出256.65kJ的热量．
①反应的热化学方程式为：

 

．
②反应中的氧化剂是：

 

（写化学式）．
③当有1mol氮气生成时，反应转移的电子数为

 

N_A．
④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

 

．
（2）饮用水中的NO₃^- 主要来自于NH₄⁺．已知在微生物作用的条件下，NH₄⁺ 经过两步反应被氧化成NO₃₃^-．两步反应的能量变化示意图如图，试写出1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^-（aq）的热化学方程式

 

．

Answer 1

考点：热化学方程式

专题：化学反应中的能量变化

分析：（1）①根据热化学方程式的书写原则和注意问题写出；注意物质的聚集状态标注，焓变的正负号和单位；
②依据元素化合价变化分析，元素化合价降低的物质做氧化剂；
③依据化学方程式分析计算电子转移；
④依据反应产生的物质性质分析判断；
（2）由图可知，第一步热化学反应为NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-273 kJ?mol^-1，第二步热化学反应为NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1，利用盖斯定律可计算1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的热化学方程式．

解答： 解：（1）①已知0.4mol液态肼和足量双氧水反应生成氮气和水蒸气时放出256.65KJ的热量；肼和双氧水反应的热化学方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6KJ/mol，
故答案为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.6KJ/mol；
②反应中过氧化氢中 的氧元素化合价从-1价 变化为-2价，H₂O₂做氧化剂，肼中氮元素化合价升高做还原剂，故答案为：H₂O₂；
③依据化学方程式中元素化合价变化，每2mol过氧化氢反应，生成1mol氮气，电子转移4mol，电子数4N_A，故答案为：4；
④还原剂肼（N₂H₄）和强氧化剂H₂O₂，当它们混合时，即产生大量的氮气和水蒸气，除释放大量热量和快速产生大量气体外，还有很突出的优点是，产物为氮气和水，无污染，产物稳定且不会污染环境，
故答案为：产物为氮气和水，产物稳定且不会污染环境；
（2）由图可知，第一步热化学反应为NH₄⁺ （aq）+1.5O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₂^- （aq）+H₂O（l）△H=-273 kJ?mol^-1①，
第二步热化学反应为NO₂^- （aq）+0.5O₂（g）=NO₃^- （aq））△H=-73kJ?mol^-1②，
由盖斯定律可知①+②得1mol NH₄⁺（aq）全部氧化成NO₃^- （aq）的热化学方程式为NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1，
故答案为：NH₄⁺ （aq）+2O₂（g）=2H⁺（aq）+NO₃^- （aq）+H₂O（l）△H=-346 kJ?mol^-1．

点评：本题考查了化学反应能量变化，热化学方程式书写方法，氧化还原反应电子转移的计算应用，注意知识与题目信息的结合来解答，对学生能力要求较高题目难度中等．