Hydrazine (N2H4) là chất lỏng ở điều kiện thường (sôi ở 114oC, khối lượng riêng 1,021 g/cm3)

Giải SBT Hóa học 10 Chân trời sáng tạo Bài 14: Tính biến thiên enthalpy của phản ứng hóa học

Bài 14.14* trang 59 SBT Hóa học 10. Cho phản ứng phân hủy hydrazine:

$N_2{H}_4\left(g\right)\to N_2\left(g\right)+2H_2\left(g\right)$

a. Tính ${\Delta }_r{H}_{298}^o$ theo năng lượng liên kết của phản ứng trên.

b. Hydrazine (N₂H₄) là chất lỏng ở điều kiện thường (sôi ở 114^oC, khối lượng riêng 1,021 g/cm³). Hãy đề xuất lí do N₂H₄ được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa. Biết: E_b(N-N) = 160 kJ/mol; E_b(N-H) = 391 kJ/mol; E_b(N ≡ N) = 945 kJ/mol; E_b(H-H) = 432 kJ/mol.

Lời giải:

a) Hydrazine có công thức cấu tạo: H₂N-NH₂. Một phân tử hydrazine có 1liên kết đơn N-N (E_b = 160 kJ/mol); 4 liên kết đơn N-H (E_b = 391 kJ/mol). N₂ có1 liên kết ba N≡N (E_b = 945 kJ/mol), H₂ có 1 liên kết đơn H-H (E_b = 432 kJ/mol).

Áp dụng công thức tính. ${\Delta }_r{H}_{298}^o$theo năng lượng liên kết:

${\Delta }_r{H}_{298}^o$ = E_b(N-N) + 4.E_b(N-H) – E_b(N≡N) – 2.E(H-H)

= 160 + 4.391 - 945 – 2.432 = -85 kJ

b) Lí do N₂H₄ được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa:

– N₂H₄ là chất lỏng ở điều kiện thường nên dễ bảo quản (nếu là chất khí cần nén ở áp suất cao gây nguy hiểm).

- Khối lượng riêng nhỏ nên nhẹ, phù hợp với nhiên liệu động cơ tên lửa (nếu nặng sẽ gây tốn năng lượng). ${\Delta }_r{H}_{298}^o$= - 85 kJ < 0 nên phản ứng có thẻ tự xảy ra mà không cần nguồn nhiệt ngoài.

- Giả sử 1 mol N₂H₄ lỏng phản ứng (có thẻ tích khá nhỏ) sẽ sinh ra 3 mol khí có thể tích lớn hơn rất nhiều nên sẽ tạo được luồng khí đây tên lửa đi.