Question

【題目】聯(lián)氨（又稱肼，N2H4，無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列問題：

（1）聯(lián)氨分子的電子式為___________， 其中氮的化合價(jià)為___________．

（2）實(shí)驗(yàn)室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________.

（3）①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l） △H1

②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l） △H2

③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g） △H3

④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g） △H4=﹣1048.9kJmol﹣1

上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4=______________， 聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)?/span>______________________．

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為_____ （已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；Kw=1.0×10﹣14）．聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為_______________．

（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑．向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是_______________． 聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕．理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2__________kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是________________________．

Answer 1

【答案】 －2 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體 8.7×10-7 N2H6(HSO4)2 固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生 1 N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)（還原產(chǎn)物為N2和H2O，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）

【解析】

（1）N2H4是氮原子和氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，氮原子和氮原子間形成一個(gè)共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物，元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算化合價(jià)；
(2)氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉；
(3) ①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l） △H1

②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l） △H2

③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g） △H3

根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g） △H4=﹣1048.9kJmol﹣1；

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯(lián)氨第一步電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-，其平衡常數(shù)K1=，由已知N2H4+H+N2H5+的平衡常數(shù)K==8.7×107，Kw=c(H+)C(OH-)=1.0×10-14，因此有K1=KKw=8.7×10-7；

由于是二元堿，因此聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽為N2H6（HSO4）2；
（5）聯(lián)胺被銀離子氧化，銀離子被還原生成單質(zhì)銀，聯(lián)胺被氧化失電子N2H4～N2-4e-，O2～4e-，依據(jù)守恒計(jì)算判斷，依據(jù)鍋爐的質(zhì)地以及反應(yīng)產(chǎn)物性質(zhì)解答。

（1）肼的分子式為N2H4，是氮原子和氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵，氮原子和氮原子之間形成一個(gè)共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物，電子式為：，其中氫元素化合價(jià)為+1價(jià)，則氮元素化合價(jià)為-2價(jià)，
因此，本題正確答案是：；-2；
(2)氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉，結(jié)合原子守恒配平書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O，
因此，本題正確答案是：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O；
(3①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l） △H1

②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l） △H2

③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g） △H3

根據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g） △H4= 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1；

根據(jù)反應(yīng)④可以知道，聯(lián)氨和N2O4反應(yīng)放出大量熱且產(chǎn)生大量氣體，因此可作為火箭推進(jìn)劑，
因此，本題正確答案是：2ΔH3-2ΔH2-ΔH1；反應(yīng)放熱量大，產(chǎn)生大量氣體；

（4）由題意知聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)為N2H4+H2ON2H5++OH-，其平衡常數(shù)K1=，由已知N2H4+H+N2H5+的平衡常數(shù)K==8.7×107，Kw=c(H+)C(OH-)=1.0×10-14，因此有K1=KKw=8.7×10-7。

由于是二元堿，因此聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為N2H6（HSO4）2；

因此，本題正確答案是：8.7×10-7 ；N2H6(HSO4)2；

（5）聯(lián)氨能夠?qū)�AgBr還原為單質(zhì)Ag，自身被氧化為N2，還原出來的單質(zhì)銀因?yàn)轭w粒較小因此呈黑色附著在AgBr上，所以觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生；

聯(lián)氨被氧氣氧化的方程式為N2H4+O2=N2+2H2O，可知一分子聯(lián)氨消耗一分子氧氣，而二者摩爾質(zhì)量相同，因此1kg聯(lián)氨可除去1kg溶解的氧氣；

使用Na2SO3處理水中溶解的氧氣時(shí)自身會(huì)被氧化成Na2SO4，從而帶來新的雜質(zhì)，而聯(lián)氨的還原產(chǎn)物為N2和水，且用量要小于Na2SO3，因此聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)。

因此，本題正確答案是：固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生；1 ；N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)（還原產(chǎn)物為N2和H2O，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）。