Question

13．长征二号火箭巨大的推力来源于一个氧化还原反应，反应时偏二甲肼（C₂H₈N₂）做燃料，N₂O₄做氧化剂，生成三种气体物质．
（l）完成并配平该燃烧反应的化学方程式：
1C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑
（2）火箭发射前低温加注的液态氧化剂N₂O₄是一种强酸性剧毒物质，常温下，纯净的N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，该反应的化学方程式是：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂，对上述反应中的各种物质，下列说法正确的是D．
A．N₂O₄只做氧化剂          
B．产物中两种酸都是强酸
C．反应中水只做溶剂        
D．N₂O₄泄漏后可产生红棕色气体
（3）发射航天火箭另一常用燃料是氮的氢化物（N₂H₄），N₂H₄燃烧时用NO₂做氧化剂，它们相互反应生成氮气和水蒸气．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO（g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
则N₂H₄（g）和NO₂（g）反应生成氮气和水蒸气的热化学方程式为2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；当该反应中转移0.8mol电子时，理论上消耗N₂H₄（g）在标准状况下是4.48L．

Answer 1

分析 （1）C₂H₈N₂中的N元素的化合价由-3价升高为0，C元素的化合价由-1价升高为+4价，故一个C₂H₈N₂参与反应化合价升高16，N₂O₄中的N元素化合价由+4价降低为0，故一个N₂O₄参与反应化合价降低8，结合电子守恒及质量守恒定律解答；
（2）N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸，再根据化合价变化书写化学方程式；
（3）依据盖斯定律结合已知热化学方程式计算并结合热化学方程式书写方法书写；该反应2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2价→0价，所以反应2molN₂H₄，转移8mol电子．

解答 解：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合价由-3价升高为0，C元素的化合价由-1价升高为+4价，故一个C₂H₈N₂参与反应化合价升高16，N₂O₄中的N元素化合价由+4价降低为0，故一个N₂O₄参与反应化合价降低8，结合电子守恒所以C₂H₈N₂前为1，N₂O₄前为2，则氮气前为3二氧化碳前为2，最后根据原子守恒补上4个水，反应为C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，
故答案为：1；2；3； 2；4H₂O；
（2）N₂O₄是无色气体，可溶于水，且与水反应生成两种含氧酸，由反应物可知两种含氧酸必定都是含氮的含氧酸，又N₂O₄的氮+4和水反应刚好一个升高到+5的硝酸，一个降低到+3的亚硝酸，故反应方程式为：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；根据以上分析A．N₂O₄只做氧化剂错误，C．反应中水只做溶剂错误；B．产物中两种酸都是强酸，因为亚硝酸是弱酸也错误；D．N₂O₄泄漏后可产生红棕色气体，由于存在N₂O₄?2NO₂平衡所以D正确；
故答案为：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
依据盖斯定律，②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
该反应2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2价→0价，所以反应2molN₂H₄，转移8mol电子，所以当该反应中转移0.8mol电子时，理论上消耗N₂H₄（g）在标准状况下0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；4.48．

点评 本题主要考查了氧化还原反应的方程式书写、计算，热化学方程式的书写等知识，题目难度中等，注意盖斯定律的应用．