Question

【題目】（I）火箭推進器中盛有強還原劑液態肼(N2H4)和強氧化劑液態雙氧水。當它們混合反應時，即產生大量氮氣和水蒸氣，并放出大量熱。已知：0.4 mol液態肼與足量的液態雙氧水反應，生成氮氣和水蒸氣，放出256.652 kJ的熱量。

（1）該反應的熱化學方程式為__________________________。

（2）下表是部分化學鍵的鍵能數據：

化學鍵	P—P	P—O	O=O	P=O
鍵能/(kJ/mol)	a	b	c	x

已知白磷的燃燒熱ΔH＝－d kJ/mol，白磷及其完全燃燒的產物結構如下圖所示，則上表中x＝______________________(用含有a、b、c、d的代數式表示)。

（II）分別取40 mL的0.50 mol/L鹽酸與0.55 mol/L氫氧化鈉溶液進行中和反應。通過測定反應過程中所放出的熱量可計算中和熱。

請回答下列問題：

（3）A的儀器名稱為_____________。

（4）如下圖所示，泡沫塑料板上面有兩個小孔，兩個小孔不能開得過大，其原因是____________；反應需要測量溫度，每次測量溫度后都必須采取的操作是____________________。

（5）某學生實驗記錄數據如下：

實驗序號	起始溫度t1 ℃		終止溫度t2 ℃
	鹽酸	氫氧化鈉	混合溶液
1	20.0	20.1	23.2
2	20.2	20.4	23.4
3	20.5	20.6	23.6

已知鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g/cm3，又知中和后生成溶液的比熱容c＝4.18 J/(g·℃)

依據該學生的實驗數據計算，該實驗測得的中和熱ΔH＝________；

（6）假定該學生的操作完全同上，實驗中改用100 mL 0.5 mol/L鹽酸跟100 mL 0.55 mol/L氫氧化鈉溶液進行反應，與上述實驗相比，所放出的熱量________(填“相等”或“不相等”)，所求中和熱________(填“相等”或“不相等”)。

Answer 1

【答案】 N2H4(l)＋2H2O2(l)=N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－641.63 kJ·mol－1 x＝ (d＋6a＋5c－12b) 環形玻璃攪拌棒 減少熱量損失 用水將溫度計上的液體沖掉，并擦干溫度計 －51.8 kJ/mol 不相等 相等

【解析】(I)(1)反應方程式為：N2H4+2H2O2=N2+4H2O，根據0.4mol液態肼放出的熱量，計算1mol液態肼放出的熱量，進而寫出熱化學方程式；

(2)白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，根據化學鍵的斷裂和形成的數目進行計算；

(II)(3)根據測定中和熱使用的儀器分析解答；

(4)根據測定中和熱過程中必須盡量減少熱量的散失分析；

(5)先根據表中測定數據計算出混合液反應前后的平均溫度差，再根據Q=cm△T計算出反應放出的熱量，最后計算出中和熱；

(6)反應放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關，并根據中和熱的概念和實質來回答。

(I)(1)反應方程式為：N2H4+2H2O2═N2+4H2O，0.4mol液態肼放出256.652kJ的熱量，則1mol液態肼放出的熱量為=641.63kJ，所以反應的熱化學方程式為：N2H4(g)+2H2O2(l)═N2(g)+4H2O(g)△H=-641.63kJ/mol，故答案為：N2H4(g)+2H2O2(l)=N2(g)+4H2O(g)△H=-641.63kJ/mol；

(2)白磷燃燒的方程式為P4+5O2=P4O10，1mol白磷完全燃燒需拆開6mol P-P、5mol O=O，形成12molP-O、4mol P=O，所以(6mol×a kJ/mol+5 mol×c kJ/mol)-12mol×bkJ/mol+4mol×xkJ/mol=-dkJ/mol，x=kJ/mol，故答案為：；

(II)(3)根據圖示，儀器A是環形玻璃攪拌棒，故答案為：環形玻璃攪拌棒；

(4)如圖所示，A為泡沫塑料板，上面有兩個小孔，分別插入溫度計和環形玻璃攪拌棒，若兩個小孔開得過大，會導致散失較多的熱量，影響測定結果；

中和反應是放熱反應，溫度計上的酸與NaOH溶液反應放熱，使溫度計讀數升高，溫度差偏低，但使測得的中和熱偏高，所以每次測量后用水將溫度計上的液體沖掉，并擦干溫度計；故答案為：減少熱量散失；用水將溫度計上的液體沖掉，并擦干溫度計；

(5)第1次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.05℃，反應后溫度為：23.2℃，反應前后溫度差為：3.15℃；第2次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.3℃，反應前后溫度差為：3.1℃；第3次實驗鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.55℃，反應前后溫度差為：3.05℃；40mL的0.50mol/L鹽酸與40mL的0.55mol/L氫氧化鈉溶液的質量和為m=80mL×1g/cm3=80g，c=4.18J/(g℃)，代入公式Q=cm△T得生成0.05mol的水放出熱量Q=4.18J/(g℃)×80g×=1.036kJ，即生成0.02mol的水放出熱量為：1.036kJ，所以生成1mol的水放出熱量為：1.036kJ×=-51.8kJ/mol，即該實驗測得的中和熱△H=-51.8kJ/mol，故答案為：-51.8kJ/mol；

(6)反應放出的熱量和所用酸以及堿的量的多少有關，若用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行反應，與上述實驗相比，生成水的量增加，所放出的熱量增多，但是中和熱是稀的強酸和強堿反應生成1mol水時放出的熱，與酸堿的用量無關，所以用100mL 0.50mol/L鹽酸跟100mL 0.55mol/L NaOH溶液進行上述實驗，測得中和熱數值相等，故答案為：不相等；相等。