Question

【题目】在火箭推进器中装有强还原剂肼（N2H4）和强氧化剂（H2O2），当它们混合时，即产生大量的N2和水蒸气，并放出大量热．已知0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量．

（1）写出该反应的热化学方程式_______________________________________．

（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1，则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是________kJ．

（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是_________________________________________．

（4）已知N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ·mol﹣1，N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=﹣534kJ·mol﹣1，根据盖斯定律写出肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式_________________________．

（5）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=﹣269kJ/mol

H2（g）+O2（g）═H2O （g）△H=﹣242kJ/mol

有人认为若用氟代替二氧化氮作氧化剂，则反应释放能量更大，肼和氟反应的热化学方程式：_________________________．

（6）丙烷燃烧可以通过以下两种途径：

途径I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1

途径II：C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）△H=+b kJ·mol﹣1

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

2H2（g）+O2 （g）═2H2O（l）△H=﹣d kJ·mol﹣1 （abcd均为正值）

请回答下列问题：

判断等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量_______（填“大于”、“等于”或“小于”）途径II放出的热量．C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g） 的反应中，反应物具有的总能量________（填“大于”、“等于”或“小于”）生成物具有的总能量．b 与a、c、d的数学关系式是_____________．

Answer 1

【答案】 N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣641.625kJ/mol 408.8 产物为氮气和水，无污染 2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g）△H=﹣1135.7kJ·mol﹣1 N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣1135kJ·mol﹣1 等于 小于 b=+﹣a

【解析】由0.4mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出256.65kJ的热量，可以计算出1mol液态肼和足量H2O2反应，生成氮气和水蒸气，放出641.625kJ的热量．

（1）该反应的热化学方程式N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣641.625kJ/mol．

（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1，则H2O（g）═H2O（l）；△H=﹣44kJ·mol﹣1，所以N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（l）△H=﹣817.625kJ/mol则16g液态肼燃烧生成氮气和液态水时，放出的热量是817.625kJ/mol=408.8kJ．

（3）上述反应应用于火箭推进剂，除释放大量的热和快速产生大量气体外，还有一个很突出的优点是产物为氮气和水，无污染．

（4）①N2（g）+2O2（g）═2NO2（g）；△H=+67.7kJ·mol﹣1，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）；△H=﹣534kJ·mol﹣1。由②-①得：2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g） △H=（﹣534kJ·mol﹣1）-67.7kJ·mol﹣1=﹣1135.7kJ·mol﹣1，所以肼与NO2完全反应生成氮气和气态水的热化学方程式为2N2H4（g）+2 NO2 （g）═3N2（g）+4 H2O（g）△H=﹣1135.7kJ·mol﹣1．

（5）①N2 （g）+2O2 （g）═2NO2 （g）△H=+67.7kJ/mol，②N2H4（g）+O2（g）═N2（g）+2H2O （g）△H=﹣543kJ/mol，③H2 （g）+F2 （g）═HF （g）△H=﹣269kJ/mol，④H2（g）+O2（g）═H2O （g）△H=﹣242kJ/mol。经分析，由②+③-④可得：N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣543kJ/mol+（﹣269kJ/mol）-（﹣242kJ/mol）=﹣1135kJ·mol﹣1，所以肼和氟反应的热化学方程式为N2H4（g）+2F2（g）=N2（g）+4HF （g）△H=﹣1135kJ·mol﹣1．

（6）化学反应的焓变与反应途径无关，只与反应的初始状态和终了状态有关，所以等量的丙烷通过两种途径放出的热量，途径I放出的热量等于途径II放出的热量．由于C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）是吸热反应，所以反应物具有的总能量小于生成物具有的总能量．根据途径I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1，途径II：①C3H8（g）═C3H6（g）+H2（g）△H=+b kJ·mol﹣1，②2C3H6（g）+9O2（g）═6CO2（g）+6H2O（l）△H=﹣c kJ·mol﹣1，③2H2（g）+O2 （g）═2H2O（l）△H=﹣d kJ·mol﹣1 （abcd均为正值），① - ② - ③ 可得：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H= kJ·mol﹣1=﹣a kJ·mol﹣1，所以b 与a、c、d的数学关系式是b=+﹣a．