14.14*. Cho phản ứng phân huỷ hydrazine: N2H4(g) → N2(g) + 2H2(g)
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 thưởng (sôi ở 114 °C, khối lượng riêng 1,021g/cm$^{3}$). Hãy đề xuất lí do N2H4 được sử dụng làm nhiên liệu trong động cơ tên lửa. Biết: Eb(N—N) = 160 kJ/mol; Eb(N—H) = 391 kJ/mol; Eb(N≡N) = 945 kJ/mol, Eb(H-H) = 432 kJ/mol.
Bài Làm:
a) Hydrazine có công thức cấu tạo: H2N – NH2.
Một phân tử hydrazine có 1 liên kết đơn N - N (Eb= 160 kJ/mol); 4 liên kết đơn N – H (Eb= 391 kJ/mol).
N2 có 1 liên kết ba N≡N (Eb= 945 kJ/mol),
H2 có 1 liên kết đơn H – H (Eb= 432 kJ/mol).
Áp dụng công thức tính $\Delta _{r}H_{298}^{o}$ theo năng lượng liên kết:
$\Delta _{r}H_{298}^{o}$ = Eb(N - N) + 4 × Eb(N - H) - Eb(N≡N) - 2 × Eb(H - H)
= 160 + 4 × 391- 945 - 2×432 = -85 kJ
b) 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 thể tự xảy ra mà không cần nguồn nhiệt ngoài.
– Giả sử 1 mol N2H4 lỏng phản ứng (có thể tích khá nhỏ) sẽ sinh ra 3 mol khí có thể tích lớn hơn rất nhiều nên sẽ tạo được luồng khí đẩy tên lửa đi.