Question

18．火箭推進器中盛有強還原劑液態(tài)肼（N₂H₄）和強氧化劑液態(tài)過氧化氫．當把0.4mol液態(tài)肼和0.8mol H₂O₂混合反應，生成氮氣和水蒸氣，放出256.7kJ的熱量（相當于25℃、101kPa下測得的熱量）．
（1）反應的熱化學方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ．mol^-1．
（2）又已知H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol．則16g液態(tài)肼與過氧化氫反應生成液態(tài)水時放出的熱量是408.875kJ．
（3）此反應用于火箭推進，除釋放大量熱和快速產生大量氣體外，還有一個很大的優(yōu)點是產物無污染．
（4）汽油的重要成分是辛烷（C₈H₈），1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃燒，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ熱量．請寫出此反應的熱化學方程式C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518kJ•mol^-1．
（5）用CH₄催化還原NO_x可以消除氮氧化物的污染．例如：
CH₄（g）+4NO₂（g）═4NO（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-574kJ•mol^-1
CH₄（g）+4NO（g）═2N₂（g）+CO₂（g）+2H₂O（g）△H=-1160kJ•mol^-1
若用標準狀況下4.48L CH₄還原NO₂至N₂整個過程中放出的熱量為173.4kJ．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)反應物和生成物配平書寫化學方程式，根據(jù)定律關系判斷，0.4mol液態(tài)肼和0.8mol H₂O₂混合恰好反應，所以1mol液態(tài)肼完全反應放出641.75kJ的熱量；
（2）H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol，依據(jù)蓋斯定律計算；
（3）其產物無毒無污染；
（4）1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃燒，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ熱量，則辛烷的燃燒熱是5518kJ/mol；
（5）$\frac{①+②}{2}$可知CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，根據(jù)甲烷和反應熱之間的關系式計算．

解答 解：（1）解：反應方程式為：N₂H₄+2H₂O₂=N₂+4H₂O，0.4mol液態(tài)肼放出256.7KJ的熱量，則1mol液態(tài)肼放出的熱量為$\frac{256.7kJ}{0.4mol}$=641.75kJ，
所以反應的熱化學方程式為N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（g）+2H₂O₂（l）=N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；
（2）①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.75kJ/mol；②H₂O（l）=H₂O（g）△H=+44kJ/mol；依據(jù)蓋斯定律①-②×4得到N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-817.75kJ/mol：則16g液態(tài)肼物質的量=$\frac{16g}{32g/mol}$=0.5mol；與液態(tài)雙氧水反應生成液態(tài)水時放出的熱量408.875kJ，
故答案為：408.875；
（3）其產物無毒無污染，不影響環(huán)境，故答案為：產物無污染；
（4）1mol C₈H₁₈（l）在O₂（g）中燃燒，生成CO₂（g）和H₂O（l），放出5518kJ熱量，則辛烷的燃燒熱是5518kJ/mol，其熱化學方程式為C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518 kJ•mol^-1，
故答案為：C₈H₁₈（l）+$\frac{25}{2}$O₂（g）=8CO₂（g）+9H₂O（l）△H₌=-5518 kJ•mol^-1；
（5）$\frac{①+②}{2}$可知CH₄（g）+2NO₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（g）+N₂（g）△H=-867kJ/mol，標準狀況下4.48LCH₄其物質的量為0.2mol，則放出的熱量為0.2mol×867kJ=173.4kJ，
故答案為：173.4．

點評 本題考查反應熱的有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確蓋斯定律的靈活運用、正確書寫目標方程式是解本題關鍵，題目難度中等．