Bài 5.12 trang 22, 23, 24 SBT Hóa 11 - Chân trời sáng tạo: Tại sao hỗn hợp lỏng (N2O4 và N2H4) được dùng làm nhiên liệu tên lửa?...

N₂O₄(l) + 2N₂H₄(l) → 3N₂(g) + 4H₂O(g)

Biết enthalpy tạo thành chuẩn của các chất được trình bày trong bảng sau:

a) Tính nhiệt đốt cháy 1 kg hỗn hợp lỏng gồm N₂O₄ và N₂H₄.

b) Tại sao hỗn hợp lỏng (N₂O₄ và N₂H₄) được dùng làm nhiên liệu tên lửa?

Phương pháp giải :

Tính nhiệt phản ứng theo công thức: \[{\Delta _r}H_{298}^0 = \sum {\Delta _f}H_{298}^0(sp) - \sum {\Delta _f}H_{298}^0(tg)\]

Lời giải chi tiết:

\[\begin{array}{l}{\rm{a) }}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}\left( {\rm{l}} \right){\rm{ + 2}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}}\left( {\rm{l}} \right){\rm{ }} \to {\rm{ 3}}{{\rm{N}}_{\rm{2}}}\left( {\rm{g}} \right){\rm{ + 4}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\left( {\rm{g}} \right)\\{\Delta _{\rm{r}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}} = 4 \times {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}({{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}) - [{\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}({{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{4}}}) + 2 \times {\Delta _{\rm{f}}}{\rm{H}}_{{\rm{298}}}^{\rm{0}}({{\rm{N}}_{\rm{2}}}{{\rm{H}}_{\rm{4}}})]\\{\rm{ = }}4 \times ( - 241,82) - [( - 19,56) + 2 \times 50,63]{\rm{ = }} - 1048,98{\rm{ (kJ)}}\end{array}\]

Trong 1 kg hỗn hợp (tỉ lệ 1 mol N₂O₄ và 2mol N₂H₄), ta có: \[{{\rm{n}}_{{\rm{hh}}}} = \frac{{1000}}{{92 + 2 \times 32}} = \frac{{250}}{{39}}{\rm{ (mol)}}\]

Theo phương trình hóa học, nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 mol N₂O₄ và 2 mol N₂H₄ là 1048,98 kJ.

=> Nhiệt tỏa ra khi đốt cháy 1 kg hỗn hợp lỏng gồm N₂O₄ và N₂H₄:

\[1048,98 \times \frac{{250}}{{39}} \approx 6724,23{\rm{ (kJ)}}\]

b) Quá trình đốt cháy hỗn hợp lỏng (N₂O₄ và N₂H₄) tỏa nhiệt mạnh và giải phóng một lượng lớn khí nên hợp lỏng (N₂O₄ và N₂H₄) được dùng làm nhiên liệu tên lửa.