Question

【題目】I、在火箭推進(jìn)器中裝有強(qiáng)還原劑肼（N2H4）和強(qiáng)氧化劑（H2O2），當(dāng)它們混合時，即產(chǎn)生大量N2和水蒸氣，并放出大量熱．已知0.4mol液態(tài)肼和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氮?dú)夂退�蒸氣，放�?/span>256kJ的熱量．

（1）寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式_________________．

（2）已知H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1，則16g液態(tài)肼燃燒生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水時，放出的熱量是________kJ．

（3）丙烷燃燒可以通過以下兩種途徑：途徑I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1;途徑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均為正值）判斷等量的丙烷通過兩種途徑放出的熱量，途徑I放出的熱量_______（填“大于”、“等于”或“小于”）途徑II放出的熱量．

II、利用如圖所示裝置測定中和熱的實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①用量筒量取50 mL 0.50 mol·L1鹽酸倒入小燒杯中，測出鹽酸溫度；②用另一量筒量取50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液，并用同一溫度計(jì)測出其溫度；③將NaOH溶液倒入小燒杯中，設(shè)法使之混合均勻，測得混合液最高溫度。

回答下列問題：

（1）為什么所用NaOH溶液要稍過量？__________________________。

（2）假設(shè)鹽酸和氫氧化鈉溶液的密度都是1 g·cm3，又知中和反應(yīng)后生成溶液的比熱容c＝4.18 J·g1·℃1。為了計(jì)算中和熱，某學(xué)生實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)如下：

實(shí)驗(yàn) 序號	起始溫度t1/℃		終止溫度t2/℃
	鹽酸	氫氧化鈉
1	20.0	20.0	23.0
2	20.1	20.1	23.2
3	20.1	20.1	24.2
4	20.2	20.2	23.4

依據(jù)該學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱ΔH＝____kJ·mol1_(結(jié)果保留一位小數(shù))。

（3）不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替氫氧化鈉溶液和鹽酸，理由是_________________。

Answer 1

【答案】N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣640kJ/mol 408 等于 確保鹽酸被完全中和 51.8 H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀的生成熱會影響中和熱的測定

【解析】

I、（1）0.4mol液態(tài)肼和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氮?dú)夂退�蒸氣，放�?/span>256kJ的熱量，則1mol液態(tài)肼和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，放出熱量為640kJ/mol，據(jù)此寫出該熱化學(xué)反方程式；

（2）根據(jù)蓋斯定律求出N2H4（1）與H2O2（1）反應(yīng)的△H，然后根據(jù)16g液態(tài)肼的物質(zhì)的量（0.5mol）計(jì)算出反應(yīng)放出的熱量；

（3）根據(jù)蓋斯定律，丙烷作為燃料不管是一步完成還是分三步完成，反應(yīng)的熱效應(yīng)是一定的；

II、（1）NaOH溶液要稍過量，保證鹽酸被完全中和；

（2）先計(jì)算出三次實(shí)驗(yàn)的溫度變化的平均值；然后根據(jù)Q=cmt計(jì)算出0.025mol的水放出熱量，根據(jù)中和熱的定義，計(jì)算出生成1mol的水放出熱量；

（3）硫酸與Ba(OH)2溶液反應(yīng)除了生成水外,還生成了BaSO4沉淀,該反應(yīng)中的生成熱會影響反應(yīng)的反應(yīng)熱。

I、（1）0.4mol液態(tài)肼和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，生成氮?dú)夂退�蒸氣，放�?/span>256kJ的熱量，則1mol液態(tài)肼和足量液態(tài)H2O2反應(yīng)，放出熱量為640kJ/mol；熱化學(xué)反方程式為：N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣640kJ/mol；

故答案是：N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣640kJ/mol；

（2）已知①H2O（l）═H2O（g）；△H=+44kJ·mol﹣1；② N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（g）△H=﹣640kJ/mol；根據(jù)蓋斯定律：②-①×4可得：N2H4（1）+2H2O2（1）=N2（g）+4H2O（l）△H=﹣816kJ/mol；16g液態(tài)肼的物質(zhì)的量為16g/32g/mol=0.5mol，則0.5mol液態(tài)肼燃燒生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水時，放出的熱量是0.5mol×816kJ/mol=408 kJ；

故答案是：408；

（3）途徑I：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣a kJ·mol﹣1；途徑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均為正值）根據(jù)蓋斯定律計(jì)算①+②×1/2+③×1/2，得到：C3H8（g）+5O2（g）═3CO2（g）+4H2O（l）△H=﹣（1/2c+1/2d-b）kJ·mol﹣1；根據(jù)蓋斯定律，丙烷作為燃料不管是一步完成還是分三步完成，反應(yīng)物和產(chǎn)物的焓值是一定的，所以兩途徑的焓變值一樣，放出的熱量一樣；

故答案是：等于；

II、（1）為了確保鹽酸被完全中和，所用NaOH溶液要稍過量；

故答案是:確保鹽酸被完全中和；

（2）第1次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20℃，反應(yīng)后溫度為: 23.0℃，反應(yīng)前后溫度差為:3℃；第2次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.1℃，反應(yīng)后溫度為: 23.2℃，反應(yīng)前后溫度差為:3.1℃；第3次實(shí)驗(yàn)鹽酸和NaOH溶液起始平均溫度為20.2℃，反應(yīng)后溫度為: 23.4℃，反應(yīng)前后溫度差為: 3.2℃；50 mL 0.50 mol·L1鹽酸與50 mL 0.55 mol·L1 NaOH溶液的質(zhì)量和為100mL×1 g·cm3=100g；比熱容c＝4.18 J·g1·℃1，代入公式Q=cmt得到生成0.025mol的水放出熱量Q=4.18 J·g1℃1×100g×（3℃+3.1℃+3.2℃）/3=1295.8J=1.2958 kJ；即生成0.025mol的水放出熱量為1.2958 kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.2958 kJ ×1mol/0.025mol=51.8 kJ ，即該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱ΔH＝-51.8 kJ·mol1；

故答案是: -51.8；

（3）硫酸與Ba(OH)2溶液反應(yīng)除了生成水外，還生成了BaSO4沉淀，該反應(yīng)中的生成熱會影響反應(yīng)的反應(yīng)熱，所以不能用Ba(OH)2溶液和硫酸代替NaOH溶液和鹽酸測定中和熱；

故答案是: H2SO4與Ba(OH)2反應(yīng)生成BaSO4沉淀的生成熱會影響中和熱的測定。