Question

13．長征二號火箭巨大的推力來源于一個氧化還原反應，反應時偏二甲肼（C₂H₈N₂）做燃料，N₂O₄做氧化劑，生成三種氣體物質(zhì)．
（l）完成并配平該燃燒反應的化學方程式：
1C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑
（2）火箭發(fā)射前低溫加注的液態(tài)氧化劑N₂O₄是一種強酸性劇毒物質(zhì)，常溫下，純凈的N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，該反應的化學方程式是：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂，對上述反應中的各種物質(zhì)，下列說法正確的是D．
A．N₂O₄只做氧化劑          
B．產(chǎn)物中兩種酸都是強酸
C．反應中水只做溶劑        
D．N₂O₄泄漏后可產(chǎn)生紅棕色氣體
（3）發(fā)射航天火箭另一常用燃料是氮的氫化物（N₂H₄），N₂H₄燃燒時用NO₂做氧化劑，它們相互反應生成氮氣和水蒸氣．
已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO（g）△H=+67.7kJ/mol
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534kJ/mol
則N₂H₄（g）和NO₂（g）反應生成氮氣和水蒸氣的熱化學方程式為2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；當該反應中轉(zhuǎn)移0.8mol電子時，理論上消耗N₂H₄（g）在標準狀況下是4.48L．

Answer 1

分析 （1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結(jié)合電子守恒及質(zhì)量守恒定律解答；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，再根據(jù)化合價變化書寫化學方程式；
（3）依據(jù)蓋斯定律結(jié)合已知熱化學方程式計算并結(jié)合熱化學方程式書寫方法書寫；該反應2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2價→0價，所以反應2molN₂H₄，轉(zhuǎn)移8mol電子．

解答 解：（1）C₂H₈N₂中的N元素的化合價由-3價升高為0，C元素的化合價由-1價升高為+4價，故一個C₂H₈N₂參與反應化合價升高16，N₂O₄中的N元素化合價由+4價降低為0，故一個N₂O₄參與反應化合價降低8，結(jié)合電子守恒所以C₂H₈N₂前為1，N₂O₄前為2，則氮氣前為3二氧化碳前為2，最后根據(jù)原子守恒補上4個水，反應為C₂H₈N₂+2N₂O₄=3N₂↑+2CO₂↑+4H₂O↑，
故答案為：1；2；3； 2；4H₂O；
（2）N₂O₄是無色氣體，可溶于水，且與水反應生成兩種含氧酸，由反應物可知兩種含氧酸必定都是含氮的含氧酸，又N₂O₄的氮+4和水反應剛好一個升高到+5的硝酸，一個降低到+3的亞硝酸，故反應方程式為：N₂O₄+H₂O=HNO₃+HNO₂；根據(jù)以上分析A．N₂O₄只做氧化劑錯誤，C．反應中水只做溶劑錯誤；B．產(chǎn)物中兩種酸都是強酸，因為亞硝酸是弱酸也錯誤；D．N₂O₄泄漏后可產(chǎn)生紅棕色氣體，由于存在N₂O₄?2NO₂平衡所以D正確；
故答案為：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
依據(jù)蓋斯定律，②×2-①得到：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；
該反應2N₂H₄+2NO₂=3N₂+4H₂O中，2N₂H₄→2N₂，N元素由-2價→0價，所以反應2molN₂H₄，轉(zhuǎn)移8mol電子，所以當該反應中轉(zhuǎn)移0.8mol電子時，理論上消耗N₂H₄（g）在標準狀況下0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7KJ/mol；4.48．

點評 本題主要考查了氧化還原反應的方程式書寫、計算，熱化學方程式的書寫等知識，題目難度中等，注意蓋斯定律的應用．