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肼[jǐng]类燃料泛指肼、甲基肼和偏二甲肼，由于其良好的能量性能被广泛地用作航天和导弹燃料，我国长征系列火箭所用的推进剂中的燃料就属肼类燃料。肼类燃料均是无色、透明的液体，具有鱼腥臭味，具有毒性，它们皆可通过注射、吸入、皮肤染毒和消化道吸收而引起急性中毒。液态肼（N2H4）和液态双氧水可作为

火箭推进剂的原料，它们混合时发生反应，生成N2和水蒸气，并放出大量的热．已知1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ．
（1）H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ•mol-1，写出液态肼与液态双氧水反应生成N2和液态水的热化学方程式：N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（l）；△H=-816kJ/mol．
（2）以N2和H2为原料通过一定途径可制得N2H4，已知断裂1mol N-N键、N≡N键、N-H键、H-H键所需的能量分别为193kJ•mol-1、946kJ•mol-1、390.8kJ•mol-1、436kJ•mol-1，试写出由N2、H2合成气态肼（N2H4）的热化学方程式为_N2（g）+2H2（g）═N2H4（g）△H=+61.8kJ•mol-1．
（3）温度在150℃以上时，H2O2便迅速分解为H2O和O2，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：
①H2（g）+O2（g）═H2O2（l）△H1=-134.3kJ•mol-1；
②H2O（l）═H2（g）+1212O2（g）△H2=+286kJ•mol-1．
则反应③H2O2（l）═H2O（l）+1212O2（g）的△H=-151.7kJ•mol-1．

分析 （1）1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ，据此书写热化学风程式；结合写出的热化学方程式和谁转化的热化学方程式，根据盖斯定律合并写出生成液态水时的热化学方程式进行计算；（2）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，化学反应的焓变=旧键断裂吸收的能量-新键生成释放的能量，据此计算回答；（3）①H2（g）+O2（g）═H2O2（l）△H1=-134.3kJ•mol-1；②H2O（l）═H2（g）+1212O2（g）△H2=+286kJ•mol-1．则反应③H2O2（l）═H2O（l）+1212O2等于-（①+②）得到，根据盖斯定律计算焓变．

解答 解：（1）1g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为20kJ，所以1mol即32g液态肼完全反应生成气态水放出的热量为640kJ，即①N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（g）△H=-641.63kJ/mol；②H2O（g）=H2O（l）△H=-44kJ/mol；依据盖斯定律①+②×4得到：N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（l）；△H=-816kJ/mol；故答案为：N2H4（l）+2H2O2（l）═N2（g）+4H2O（l）；△H=-816kJ/mol；（2）由N2、H2合成气态肼（N2H4）的反应为：N2（g）+2H2（g）═N2H4（g）焓变=946kJ•mol-1+2（436kJ•mol-1）-[4（390.8kJ•mol-1）+193kJ•mol-1]=+61.8 kJ•mol-1，故答案为：N2（g）+2H2（g）═N2H4（g）△H=+61.8 kJ•mol-1；（3））①H2（g）+O2（g）═H2O2（l）△H1=-134.3kJ•mol-1；②H2O（l）═H2（g）+1212O2（g）△H2=+286kJ•mol-1．则反应③H2O2（l）═H2O（l）+1212O2等于-（①+②）得到，根据盖斯定律焓变=-（286kJ•mol-1-134.3kJ•mol-1）=-151.7 kJ•mol-1，故答案为：-151.7 kJ•mol-1．

点评 本题考查学生化学反应热效应焓变的计算以及盖斯定律的应用知识，属于综合知识的考查，难度中等．

基本信息外文名hydrazine fuels泛指肼、甲基肼、偏二甲肼，无色、透明液体可用作液体火箭燃料的肼及其衍生物的统称。泛指肼、甲基肼和偏二甲肼。鱼腥味透明液体。与许多强氧化剂接触能自燃。热稳定性随肼中碳原子增加而改善。偏二甲肼常与发烟硝酸、四氧化二氮等组成双组元液体推进剂，广泛用于各种运载火箭、战略战术导弹。肼和甲基肼常用于姿控发动机中。肼类燃料

肼又称联氨，分子式是N2H4。无色油状液体。有类似于氨的刺鼻气味，一种强极性化合物。无色、油状液体，能很好地混溶于水、醇等极性溶剂中，与卤素、过氧化氢等强氧化剂作用能自燃，长期暴露在空气中或短时间受高温作用会爆炸分解，具有强烈的吸水性，贮存时用氮气保护并密封。有毒，能强烈侵蚀皮肤，对眼睛、肝脏有损害作用。 肼是一种强还原剂，能与许多氧化性物质，如高锰酸钾、次氯酸钙等溶液发生剧烈反应。因此常用这类反应来处理肼的少量污水或废液。肼虽然是可燃液体但是它的热稳定性尚好，对冲击、压缩、摩擦、振动等均不敏感。偏二甲肼

偏二甲肼分子式是(CH3)2NNH2。它是一种易燃、有毒、具有强烈鱼腥味的无色透明液体。它的吸湿性较强，在大气中能与水蒸气结合而冒白烟。

偏二甲肼在常温下能与极性和非极性液体（如水、乙醇、肼、二乙三胺、汽油及大多数石油产品）完全互溶。当偏二甲肼含水量很少时，它与煤油的互溶温度在﹣40℃以下。

偏二甲肼是一种弱有机碱，它与水作用生成共轭酸和碱，与许多有机酸反应生成盐，与二氧化碳作用生成白色的碳酸盐沉淀，因此偏二甲肼暴露于空气中，有时会出现白色沉淀。

偏二甲肼的热稳定性很好，即使在临界温度（248.2℃）下也是稳定的。当它催化分解和光分解时，分解产物有氢、氮、甲烷、乙烷等。气态偏二甲肼的热分解产物主要有甲烷[wán]、乙烷、丙烷、二甲胺等。

偏二甲肼虽然是易燃液体，但它对冲击、压缩、摩擦、枪击、振动等均不敏感，可安全储存和运输。

甲基肼

甲基肼的分子式为CH3NHNH2。它是易燃、有毒、具有类似氨臭味的无色透明液体。

甲基肼的性质介于肼和偏二甲肼之间，其物理性质与偏二甲肼较相似，其化学性质与肼较相似。甲基肼的吸水性较强，在潮湿空气中能因吸收水蒸气而冒白烟。它凝固时与水不同，其体积稍有收缩。

甲基肼与肼一样，是极性物质，它溶于水和低级醇中。但它也能溶于某些碳氢化合物中。

甲基肼还是一种强还原剂，能与许多氧化物质发生剧烈反应，与强氧化剂接触能瞬时自燃，与某些金属氧化物接触时将发生分解。

甲基肼具有弱碱性，与酸作用生成盐，与醛与酮[tóng]反应生成腙[zōng]。它在空气中极易发生氧化反应，生成叠氮甲烷、氮、甲胺等。

甲基肼的热稳定性比肼好，对冲击、压缩、摩擦、振动等均不敏感。

环境污染

肼类燃料皆可通过注射、吸入、皮肤染毒和消化道吸收而引起急性中毒，按化学品急性毒性分级标准来衡量，甲基肼属于高毒中偏低毒性物质，毒性最大，肼和偏二甲肼属于三级中等毒性，由于偏二甲肼更易挥发，因此偏二甲肼的吸入中毒危险性比无水肼大，无水时具有脂溶性，因皮肤污染而吸收中毒的危险性比偏二甲肼大。三种肼类燃料中肼的蓄积毒性较高，甲基肼次之，偏二甲肼最小。肼为确定的致突变物和动物致癌物，甲基肼和偏二甲肼虽然没有明确的结果证明其致癌性，但却可以使动物诱变肿瘤，在实际工作中，为安全起见，可视其为致癌物。

肼类燃料对环境的污染涉及面比较广，不仅有生产制造过程中的污染，而且还有运输、转注、贮存环节的污染，同时还有加注、发射过程的污染。

大气污染

肼类燃料废气的来源主要有肼类燃料及其废液中易挥发组份的的挥发、火箭发动机试车或发射废气、火箭发动机试车增压废气、推进剂的渗漏、槽车、贮罐、管道残液、推进剂贮库和加注泵间的排风、推进剂爆炸事故、严重泄漏事故和火灾等。

当肼类燃料挥发至大气中，大气组份与肼类燃料可发生一系列复杂的化学反应，使其自然降解，例如：与大气中的水、二氧化碳反应，大气中的氧能氧化肼、甲基肼和偏二甲肼，使其自然降解，偏二甲肼被空气氧化会生成甲醛一N，N-二甲基腙、氮气和水，少量的氨、二甲胺、N-二甲基亚硝胺、重氮甲烷、亚硝酸、甲烷、二氧化碳和甲醛，当肼类燃料蒸气扩散到大气中后与大气中的氮氧化物也会发生反应，肼、一甲基肼和偏二甲肼与NO2反应很迅速，其中N2H4反应最慢，偏二甲肼最快，但这三种燃料与NO反应速度都很慢。

水体污染

肼类燃料废水主要是由火箭发动机试车、发射，推进剂槽车、贮罐、管道等的清洗，推进剂汇漏事故等产生，由于污水来源不同，其中污染物成分差别很大。中国科学院化学研究所对航空航天工业部一六五站试车台试车废水进行检测分析，其中主要有毒成份有：偏二甲肼、亚硝基二甲胺、硝基甲烷、四甲基四氮烯、氢氰酸、有机腈[jīng]、甲醛、二甲胺、偏腙、胺类等。

肼类燃料废水排入自然水体后，由于自然水体中含有大量溶解氧、微生物、悬浮物及金属离子等，肼类燃料在氧气、光、金属离子及微生物的作用下降解非常迅速，例如偏二甲肼污水中含有自然氧化分解产物偏腙、四甲基四氮烯、硝基甲烷、一甲胺、二甲胺、甲醛、氰化物以及亚硝胺(二甲基亚硝胺、二乙基亚胺、二丙基亚硝胺、二丁基亚硝胺、亚硝胺呱啶[dìng]、亚硝基吡咯烷、亚硝基吗啉)等这些产物中有的毒性比偏二甲肼更大，如亚硝胺、氰[qíng]化物等。

土壤污染

当肼类燃料污水排入地面后，由于土壤中存在着气、液、固相，肼类燃料与土壤的相互作用反映两个主要历程：(1)肼类燃料在土壤中的化学吸附，(2)肼类燃料物理吸附到土壤组份，肼与干净砂土不发生作用，但与自然土壤作用非常强烈，粘性土壤是酸性土壤，所有肼类燃料都是碱性，肼类燃料与粘土作用最强，粘土对于肼和甲基肼主要是物理吸附，而对于偏二甲肼则是物理吸附和化学降解，在PH值较低时在粘土中主要是可逆离子交换，PH值较高时，在土壤表面形成不溶的铝和铁的氢氧化物，通过氢键和离子与结合大量肼。如果粘土被Cu2+催化并且充分曝气，在土壤中肼的降解会非常迅速，这是由于在肼和甲基肼中，每个氮原子上都有氢键，可分解形成活泼的二酰亚胺中间体，二酰[xiān]亚胺不稳定，迅速分解，而偏二甲肼在一个氮原子上有两个甲基，不易形成二酰亚胺中间产物，相反地，两个氢原子被缓慢氧化掉形成一种稳定的二氮烯。

肼对土壤微生物的生长的毒性大小是肼>甲基肼>偏二甲肼。固体，液体酒精、氢气、甲烷等易燃易爆品严禁携带。金属钾、钠、锂、碳化钙（电石）、镁铝粉等遇湿易燃物品，高锰酸钾、氯酸钾、过氧化钠、过氧化钾、过氧化铅、过醋酸、双氧水等氧化剂和有机过氧化物等也不可带上车。 氰化物、砒霜、硒粉、苯酚等剧毒化学品以及毒鼠强等剧毒农药（含灭鼠药、杀虫药）；硫酸、盐酸、硝酸、氢氧化钠、氢氧化钾、蓄电池（含氢氧化钾固体、注有酸液或碱液的）、汞（水银）等腐蚀性物品；《铁路危险货物品名表》所列除上述物品以外的其他危险物品以及不能判明性质可能具有危险性的物品均不能携带上车。

水合肼与双氧水接触可能引发爆炸。水合肼是强还原剂，双氧水是强氧化剂，两者接触会发生剧烈氧化还原反应，释放大量热量，可能导致燃烧或爆炸。

具体来看，水合肼的化学性质决定了其与氧化剂接触时存在高风险：它遇明火、高热可燃，与氧化剂能发生强烈反应，易引发燃烧或爆炸；而双氧水作为强氧化剂，本身化学性质不稳定，光照、高温或杂质（如金属离子）会加速其分解，释放氧气并产生高温，若与强还原剂（如水合肼）混合，反应会进一步加剧，导致容器压力升高甚至爆炸。

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