Question

在火箭推進器中裝有還原劑肼（N₂H₄）和強氧化劑H₂O₂，當它們混合時，即產生大量的氮氣和水蒸氣，并放出大量的熱量．已知0.4mol液態肼和足量雙氧水反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.65KJ的熱量．
（1）寫出肼和過氧化氫的結構式  肼

，過氧化氫

H-O-O-H

．
（2）上述反應應用于火箭推進劑，除釋放出大量熱量和快速產生大量氣體外，還有一個很突出的優點是

產物為氮氣和水，無污染

．
（3）寫出肼和雙氧水反應的熱化學方程式

N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol

．
（4）已知H₂O（l）═H₂O（g）；△H=+44KJ/mol，則16g液態肼與足量雙氧水反應生成氮氣和液態水時，放出的熱量是

408.8kJ

．
（5）發射衛星時可用肼（N₂H₄）為燃料和二氧化氮做氧化劑，兩者反應生成氮氣和氣態水．已知：
N₂ （g）+2O₂（g）=2NO₂ （g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
H₂ （g）+F₂（g）=HF （g）△H=-538kJ/mol
2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol
則肼與NO₂完全反應的熱化學方程式為

2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7KJ/mol

．有人認為若用F₂ （g）代替二氧化氮作氧化劑，則反應釋放能量更大，N₂H₄ （g）和F₂ （g）反應的熱化學方程式：

N₂H₄（g）+2F₂（g）═N₂（g）+4HF（g）△H=-1135KJ/mol

．

Answer 1

分析：（1）N₂H₄中N原子之間形成1對共用電子對，N原子H原子質量形成1對共用電子對；
H₂O₂中O原子之間形成1對共用電子對，O原子與H原子之間形成1對共用電子對；
（2）根據產物分析，產物為氮氣和水，無污染；
（3）0.4mol液態肼和足量雙氧水反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.65KJ的熱量，1mol液態肼放出的熱量為256.65kJ×

1mol

0.4mol

=641.625kJ，結合熱化學方程式書寫原則進行書寫；
（4）根據n=

m

M

計算16g液態肼的物質的量，根據（3）中的熱化學方程式，構造出生成液態水時的熱化學方程式，據此計算；
（5）根據蓋斯定律，利用已知熱化學方程式乘以適當的系數進行加減構造目標熱化學方程式，反應物也乘以相應的系數，進行相應的加減．

解答：解：（1）N₂H₄中N原子之間形成1對共用電子對，N原子H原子質量形成1對共用電子對，結構式為；
H₂O₂中O原子之間形成1對共用電子對，O原子與H原子之間形成1對共用電子對，結構式為H-O-O-H，
故答案為：；H-O-O-H；

（2）肼（N₂H₄）和H₂O₂反應，產物為氮氣和水，無污染，故答案為：產物為氮氣和水，無污染；
（3）0.4mol液態肼和足量雙氧水反應生成氮氣和水蒸氣時放出256.65KJ的熱量，1mol液態肼放出的熱量為256.65kJ×

1mol

0.4mol

=641.625kJ，
該反應熱化學方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol，
故答案為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol；
（4）已知：①N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-641.625kJ/mol，
②H₂O（l）═H₂O（g）△H=+44KJ/mol，
根據蓋斯定律，①-②×4得N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-817.625kJ/mol，
16g液態肼的物質的量為

16g

32g/mol

=0.5mol，完全反應生成液態水時放出的熱量為0.5mol×817.625kJ/mol=408.8k，J
故答案為：408.8kJ；
（5）已知：Ⅰ、N₂ （g）+2O₂（g）=2NO₂ （g）△H=+67.7kJ/mol
Ⅱ、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
根據蓋斯定律，Ⅱ×2-Ⅰ得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7KJ/mol，
已知：Ⅰ、N₂H₄（g）+O₂ （g）=N₂（g）+2H₂O （g）△H=-543kJ/mol
Ⅱ、H₂ （g）+F₂（g）=2HF （g）△H=-538kJ/mol
Ⅲ、2H₂ （g）+O₂ （g）=2H₂O （g）△H=-484kJ/mol
根據蓋斯定律，Ⅰ-Ⅲ+Ⅱ×2得N₂H₄（g）+2F₂ （g）═N₂（g）+4HF （g）△H=-1135KJ/mol；
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1153.7KJ/mol；
N₂H₄（g）+2F₂ （g）═N₂（g）+4HF （g）△H=-1135KJ/mol．

點評：本題考查蓋斯定律及反應熱的計算，熟悉熱化學反應方程式的書寫與反應熱的計算即可解答，難度中等，注意理解蓋斯定律．