Question

【題目】在火箭推進器中裝有強還原劑肼(N2H4)和強氧化劑(H2O2)，當它們混合時，即產生大量的N2和水蒸氣，并放出大量熱。已知0.4mol液態肼和足量H2O2反應，生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量。

（1）寫出該反應的熱化學方程式__________________________________________。

（2）已知H2O(l)=H2O(g)；△H=+44kJ·mol-1，則16 g液態肼燃燒生成氮氣和液態水時，放出的熱量是________kJ。

（3）上述反應應用于火箭推進劑，除釋放大量的熱和快速產生大量氣體外，還有一個很突出的優點是________________________。

（4）已知N2(g)+2O2(g)=2 NO2(g)；△H=+67.7 kJ·mol-1， N2H4(g)+O2(g)= N2(g)+2H2O (g)；△H=-534 kJ·mol-1，根據蓋斯定律寫出肼與NO2完全反應生成氮氣和氣態水的熱化學方程式___________。

（5）已知： ①N2 (g) ＋ 2O2 (g) ＝ 2NO2 (g) △H = + 67.7kJ/mol

②N2H4 (g) ＋O2 (g) ＝ N2(g) ＋2H2O (g) △H = -543kJ/mol

③1/2H2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＝ HF (g) △H = -269kJ/mol

④H2 (g) ＋ 1/2O2 (g) ＝ H2O (g) △H = -242kJ/mol

有人認為若用氟代替二氧化氮作氧化劑，則反應釋放能量更大，肼和氟反應的熱化學方程式： 。

（6）丙烷燃燒可以通過以下兩種途徑：

途徑I：C3H8(g) + 5O2(g) == 3CO2(g) +4H2O(l) ΔH＝-a kJ·mol-1

途徑II：C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) ΔH＝+b kJ·mol-1

2C3H6(g)+ 9O2(g) == 6CO2(g) +6H2O(l) ΔH＝-c kJ·mol-1

2H2(g)+O2 (g) == 2H2O(l) ΔH＝-d kJ·mol-1 (abcd均為正值)

請回答下列問題：

判斷等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑I放出的熱量 ______(填“大于”、“等于”或“小于”)途徑II放出的熱量。由于C3H8(g) ==C3H6(g)+ H2(g) 的反應中，反應物具有的總能量______(填“大于”、“等于”或“小于”)生成物具有的總能量。

b 與a、c、d的數學關系式是______________。

Answer 1

【答案】（1）N2H4(l)+2 H2O2 (l) = N2(g)+ 4 H2O (g) △H= - 641.625 kJ·mol-1 (2分)

（2）408.8 (1分)

（3）生成N2和H2O，對環境無污染(1分)

（4）2N2H4(g)+2 NO2 (g) = 3N2(g)+4 H2O(g)；△H= - 1135.7kJ·mol-1 (2分)

（5）N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF (g)△H=-1135kJmol-1(2分)

（6）等于(1分) 小于(1分) b=+-a (2分)

【解析】

試題分析：（1）0.4mol液態肼與足量過氧化氫反應，生成氮氣和水蒸氣，放出256.65kJ的熱量，32g肼燃燒放熱641.625kJ；肼燃燒的熱化學方程式為：N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.625kJ/mol；

（2）①N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.625kJ/mol，

②H2O(l)═H2O(g)△H=+44kJ/mol；

依據蓋斯定律，①-②×4得到：N2H4(l)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(l)△H=-817.625kJ/mol

則16g液態肼與足量液態過氧化氫反應生成氮氣和液態水放熱時408.8KJ；

（3）肼燃燒生成氮氣和水，除釋放大量熱和快速產生大量氣體外，生成的物質無污染；

（4）①N2(g)+2O2(g)═2NO2(g)，△H=+67.7KJmol-1；

②N2H4(g)+O2(g)═N2(g)+2H2O (g)，△H=-534KJmol-1

將方程式2②-①得2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(g)△H=2(-534KJmol-1

)-(+67.7KJmol-1)=-1135.7kJmol-1；

（5）②N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)△H=-543kJmol-1

③1/2H2 (g) ＋ 1/2F2 (g) ＝ HF (g) △H = -269kJ/mol

④H2(g) ＋ 1/2O2(g) ＝ H2O (g) △H = -242kJ/mol

依據蓋斯定律②-④×2+③×4得到：N2H4(g)+2F2(g)=N2(g)+4HF (g)△H=-1135kJmol-1；

（5）根據蓋斯定律，煤作為燃料不管是一步完成還是分兩步完成，反應物和產物的焓值是一定的，所以兩途徑的焓變值一樣，放出的熱量一樣；

由于C3H8(g)═C3H6(g)+H2(g) 的反應中△H＞0，該反應是吸熱反應，反應物具有的總能量小于生成物的總能；

途徑I：①C3H8(g)+5O2(g)═3CO2(g)+4H2O(l)△H=-a kJmol-1

途徑II：②C3H8(g)═C3H6(g)+H2(g)△H=+b kJmol-1

③2C3H6(g)+9O2(g)═6CO2(g)+6H2O(l)△H=-c kJmol-1

④2H2(g)+O2 (g)═2H2O(l)△H=-d kJmol-1 反應①=反應②+反應③×+反應④×，所以-a=b+(-c-d)，所以b=-a+(c+d)。