《2025年非常学案高中化学选择性必修第一册人教版》

1.火箭燃料有液氢、乙炔($C_2H_2$)、甲烷、煤油、肼($N_2H_4$)等。回答下列问题：
(1)氢燃料汽车中氢的燃烧与火箭中氢的燃烧最大的不同在于前者使用的是空气作氧化剂，而后者使用的是液氧。
①火箭中不能使用液化空气，原因是液化空气中的液氮不能参与反应，液氢燃烧时，液氮挥发带走大量的热量，导致能量损失。。
②已知：①$H_2(g)\xlongequal\ H_2(l)$ $\Delta H=-0.92\ kJ· mol^{-1}$
②$O_2(g)\xlongequal\ O_2(l)$ $\Delta H=-6.84\ kJ· mol^{-1}$
③$H_2O(l)\xlongequal\ H_2O(g)$ $\Delta H=+44.0\ kJ· mol^{-1}$
④$H_2(g)+\frac12O_2(g)\xlongequal\ H_2O(l)$ $\Delta H=-285.8\ kJ· mol^{-1}$
请写出液氢和液氧生成气态水的热化学方程式：${H_{2}(l) + \dfrac{1}{2}O_{2}(l)\xlongequal{}H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-237.46\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
(2)神舟十三号使用液态四氧化二氮和液态偏二甲肼($C_2H_8N_2$)作推进剂。$N_2O_4$与$C_2H_8N_2$的燃烧产物只有$CO_2(g)$、$H_2O(g)$、$N_2(g)$，并放出大量热，已知10.0 g液态偏二甲肼与液态四氧化二氮完全燃烧可放出425 kJ热量，该反应的热化学方程式为${C_{2}H_{8}N_{2}(l) + 2N_{2}O_{4}(l)\xlongequal{}2CO_{2}(g) + 4H_{2}O(g) + 3N_{2}(g)}$ $\Delta H=-2550.0\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。

答案： 解析:
(1)①空气中含有大量的氮气，液化空气中含有大量的液氮，液氮虽然不参与反应，但在液氢燃烧时，液氮挥发带走大量的热量，导致能量损失。②根据盖斯定律，ⅳ$+$ⅲ$-$ⅱ$× \dfrac{1}{2}-$ⅰ得，${H_{2}(l) + \dfrac{1}{2}O_{2}(l)\xlongequal{}H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-237.46\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
(2)$10.0\ \mathrm{g}$液态偏二甲肼的物质的量为$\dfrac{1}{6}\ \mathrm{mol}$，则$1\ \mathrm{mol}$液态偏二甲肼完全反应放热$2550\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$，所以其热化学方程式为${C_{2}H_{8}N_{2}(l) + 2N_{2}O_{4}(l)\xlongequal{}2CO_{2}(g) + 4H_{2}O(g) + 3N_{2}(g)}$ $\Delta H=-2550.0\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
　答案:
(1)①液化空气中的液氮不能参与反应，液氢燃烧时，液氮挥发带走大量的热量，导致能量损失。
　②${H_{2}(l) + \dfrac{1}{2}O_{2}(l)\xlongequal{}H_{2}O(g)}$ $\Delta H=-237.46\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$
(2)${C_{2}H_{8}N_{2}(l) + 2N_{2}O_{4}(l)\xlongequal{}2CO_{2}(g) + 4H_{2}O(g) + 3N_{2}(g)}$ $\Delta H=-2550.0\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$

2.液态肼($N_2H_4$)和液态过氧化氢可作火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成$N_2$和水蒸气，并放出大量的热。已知1 g液态肼与足量的液态过氧化氢完全反应生成气态水放出的热量为20 kJ。
(1)以$N_2$和$H_2$为原料通过一定途径可制得$N_2H_4$，已知断裂1 mol N—N、N≡N、N—H、H—H所需的能量分别为$193\ kJ· mol^{-1}$、$946\ kJ· mol^{-1}$、$390.8\ kJ· mol^{-1}$、$436\ kJ· mol^{-1}$，由$N_2$、$H_2$合成气态肼($N_2H_4$)的热化学方程式为${N_{2}(g) + 2H_{2}(g)\xlongequal{}N_{2}H_{4}(g)}$ $\Delta H=+61.8\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
(2)温度在150 ℃以上时，$H_2O_2$便迅速分解为$H_2O$和$O_2$，发射火箭时用过氧化氢作强氧化剂就是利用这个原理。
已知：①$H_2(g)+O_2(g)\xlongequal\ H_2O_2(l)$ $\Delta H_1=-134.3\ kJ· mol^{-1}$；
②$H_2O(l)\xlongequal\ H_2(g)+\frac12O_2(g)$ $\Delta H_2=+286\ kJ· mol^{-1}$。
则反应③$H_2O_2(l)\xlongequal\ H_2O(l)+\frac12O_2(g)$的$\Delta H=$$-151.7\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。

答案： 解析:
(1)${N_{2}}$、${H_{2}}$合成气态肼(${N_{2}H_{4}}$)的化学方程式为${N_{2} + 2H_{2}\xlongequal{}N_{2}H_{4}}$，则根据$\Delta H=$反应物的键能之和$-$生成物的键能之和可知，该反应的$\Delta H=946\ \mathrm{kJ· mol^{-1}} + 2× 436\ \mathrm{kJ· mol^{-1}} - 193\ \mathrm{kJ· mol^{-1}} - 4× 390.8\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}=+61.8\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$，故其热化学方程式为${N_{2}(g) + 2H_{2}(g)\xlongequal{}N_{2}H_{4}(g)}$ $\Delta H=+61.8\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
(2)根据盖斯定律，$-$ (①$+$②)得到反应③${H_{2}O_{2}(l)\xlongequal{}H_{2}O(l) + \dfrac{1}{2}O_{2}(g)}$，则$\Delta H=-(-134.3 + 286)\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}=-151.7\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$。
　答案:
(1)${N_{2}(g) + 2H_{2}(g)\xlongequal{}N_{2}H_{4}(g)}$ $\Delta H=+61.8\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$
(2)$-151.7\ \mathrm{kJ· mol^{-1}}$