Question

16．液態(tài)肼（N₂H₄）和液態(tài)雙氧水可作為火箭推進劑的原料，它們混合時發(fā)生反應(yīng)，生成N₂和水蒸氣，并放出大量的熱．已知1g液態(tài)肼完全反應(yīng)生成氣態(tài)水放出的熱量為20kJ．
（1）H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ•mol^-1，寫出液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成N₂和液態(tài)水的熱化學(xué)方程式：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol．
（2）以N₂和H₂為原料通過一定途徑可制得N₂H₄，已知斷裂1mol N-N鍵、N≡N鍵、N-H鍵、H-H鍵所需的能量分別為193kJ•mol^-1、946kJ•mol^-1、390.8kJ•mol^-1、436kJ•mol^-1，試寫出由N₂、H₂合成氣態(tài)肼（N₂H₄）的熱化學(xué)方程式為N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8 kJ•mol^-1．
（3）溫度在150℃以上時，H₂O₂便迅速分解為H₂O和O₂，發(fā)射火箭時用過氧化氫作強氧化劑就是利用這個原理．已知：
①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應(yīng)③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂（g）的△H=-151.7 kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）已知1g液態(tài)肼完全反應(yīng)生成氣態(tài)水放出的熱量為20kJ，求出1mol液態(tài)肼完全反應(yīng)生成氣態(tài)水放出的熱量，結(jié)合蓋斯定律計算液態(tài)肼與液態(tài)雙氧水反應(yīng)生成N₂和液態(tài)水的反應(yīng)熱和熱化學(xué)方程式；
（2）化學(xué)反應(yīng)中，化學(xué)鍵斷裂吸收能量，形成新化學(xué)鍵放出能量，化學(xué)反應(yīng)的焓變=舊鍵斷裂吸收的能量-新鍵生成釋放的能量；
（3）①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應(yīng)③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根據(jù)蓋斯定律計算焓變．

解答 解：（1）1g液態(tài)肼完全反應(yīng)生成氣態(tài)水放出的熱量為20kJ，則32g即1mol肼燃燒放熱640kJ，熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-640kJ/mol①；
H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44kJ/mol②；
依據(jù)蓋斯定律，①-②×4得到：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol；
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（l）△H=-816kJ/mol；
（2）由N₂、H₂合成氣態(tài)肼（N₂H₄）的反應(yīng)為：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）焓變=946kJ•mol^-1+2（436kJ•mol^-1）-[4（390.8kJ•mol^-1）+193kJ•mol^-1]=+61.8 kJ•mol^-1；
故答案為：N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（g）△H=+61.8 kJ•mol^-1；
（3）①H₂（g）+O₂（g）═H₂O₂（l）△H₁=-134.3kJ•mol^-1；
②H₂O（l）═H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H₂=+286kJ•mol^-1．
則反應(yīng)③H₂O₂（l）═H₂O（l）+$\frac{1}{2}$O₂等于-（①+②）得到，根據(jù)蓋斯定律焓變=-（286kJ•mol^-1-134.3kJ•mol^-1）=-151.7 kJ•mol^-1，
故答案為：-151.7 kJ•mol^-1．

點評 本題考查了反應(yīng)熱計算、熱化學(xué)方程式的書寫，題目難度中等，注意掌握化學(xué)鍵斷裂、形成中的能力變化與焓變之間的關(guān)系，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析能力及化學(xué)計算能力．