Question

13．長征二號火箭巨大的推力來源于一個氧化還原反應，反應時偏二甲肼（C₂H₈N₂）做燃料，N₂O₄做氧化劑，生成三種氣體物質．
（l）完成并配平該燃燒反應的化學方程式：
1C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑
（2）火箭發(fā)射前低溫加注的液態(tài)氧化劑N₂O₄是一種強酸性劇毒物質，常溫下，純凈的N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，該反應的化學方程式是：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂，對上述反應中的各種物質，下列說法正確的是D．
A．N₂O₄只做氧化劑          
B．產物中兩種酸都是強酸
C．反應中水只做溶劑        
D．N₂O₄泄漏后可產生紅棕色氣體
（3）發(fā)射航天火箭另一常用燃料是氮的氫化物（N₂H₄），N₂H₄燃燒時用NO₂做氧化劑，它們相互反應生成氮氣和水蒸氣．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO（g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
則N₂H₄（g）和NO₂（g）反應生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式為2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；當該反應中轉移0.8mol電子時，理論上消耗N₂H₄（g）在標準狀況下是4.48L．

Answer 1

分析 （1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結合電子守恒及質量守恒定律解答；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，再根據(jù)化合價變化書寫化學方程式；
（3）依據(jù)蓋斯定律結合已知熱化學方程式計算并結合熱化學方程式書寫方法書寫；該反應2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2價→0價，所以反應2molN₂H₄，轉移8mol電子．

解答 解：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結合電子守恒所以C₂H₈N₂前為1，N₂O₄前為2，則氮氣前為3二氧化碳前為2，最后根據(jù)原子守恒補上4個水，反應為C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，
故答案為：1；2；3； 2；4H₂O；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，又N₂O₄的氮+4和水反應剛好一個升高到+5的硝酸，一個降低到+3的亞硝酸，故反應方程式為：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；根據(jù)以上分析A．N₂O₄只做氧化劑錯誤，C．反應中水只做溶劑錯誤；B．產物中兩種酸都是強酸，因為亞硝酸是弱酸也錯誤；D．N₂O₄泄漏后可產生紅棕色氣體，由于存在N₂O₄?2NO₂平衡所以D正確；
故答案為：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；D；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7KJ•mol^-1；②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O （g），△H=-534KJ•mol^-1
依據(jù)蓋斯定律，②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
該反應2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2價→0價，所以反應2molN₂H₄，轉移8mol電子，所以當該反應中轉移0.8mol電子時，理論上消耗N₂H₄（g）在標準狀況下0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；4.48．

點評 本題主要考查了氧化還原反應的方程式書寫、計算，熱化學方程式的書寫等知識，題目難度中等，注意蓋斯定律的應用．