Question

【题目】氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物，在科学技术和生产中有重要的应用。

根据题意完成下列计算：

(1)联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，计算确定该氢化物的分子式___________。该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气。4.30 g该氢化物受撞击后产生的气体在标准状况下的体积为___________L。

(2)联氨和四氧化二氮可用作火箭推进剂，联氨是燃料，四氧化二氮作氧化剂，反应产物是氮气和水。

由联氨和四氧化二氮组成的火箭推进剂完全反应生成72.0 kg水，计算推进剂中联氨的质量___________。

(3)氨的水溶液可用于吸收NO与NO2混合气体，反应方程式为6NO+ 4NH3＝5N2+6H2O，6NO2+ 8NH3＝7N2+12H2O；NO与NO2混合气体180 mol被8.90×103g氨水(质量分数0.300)完全吸收，产生156 mol氮气。吸收后氨水密度为0.980 g/cm3。计算：①该混合气体中NO与NO2的体积比____________。②吸收后氨水的物质的量浓度_______________(答案保留1位小数)。

(4)氨和二氧化碳反应可生成尿素CO(NH2)2。尿素在一定条件下会失去氨而缩合，如两分子尿素失去一分子氨形成二聚物：

+NH3

已知常压下120 mol CO(NH2)2在熔融状态发生缩合反应，失去80 mol NH3，生成二聚物(C2H5N3O2)和三聚物。测得缩合产物中二聚物的物质的量分数为0.60，推算缩合产物中各缩合物的物质的量之比__________。

Answer 1

【答案】HN3 4.48 64 kg 9:1 2.4 mol/L 3:1:1

【解析】

(1)利用氢化物的相对分子质量直接求出组成该氢化物两种元素的原子数，而后求得分子式；N原子数==3，H原子数==1，故分子式为HN3．因为该氢化物分解生成两种气体都是双原子分子，根据N原子、H原子守恒可求得混合气体体积；

(2)依题意知N2H4被氧化生成H2O，根据氢元素守恒可求得N2H4质量；

(3)①根据N原子守恒可求得参加反应的氨的物质的量，根据氧化还原反应中得失电子守恒可求得NO与NO2的物质的量；

②根据质量守恒可求得反应后溶液质量，进而求得溶液的体积和溶液的浓度；

(4) 三聚物有两种情况，一种为链状缩合时每生成一个三聚物同时生成2个氨气，一种为环状缩合时每生成一个三聚物同时生成3个氨气，根据质量守恒计算。

(1)氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，则氢原子的质量分数为0.023，则n(N)：n(H)=：=3：1，所以最简式为HN3，设化学式为(HN3)n，有(1+14×3)n=43，n=1，所以分子式为HN3，4.30g该氢化物的物质的量为n==0.1mol，根据反应2HN3═H2+3N2，共产生气体的物质的量为0.1mol×2=0.2mol，体积为0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(2)反应的方程式为：2N2H4+N2O4═3N2+4H2O，生成72.0kg水时，n(H2O)==4000mol，则消耗的n(N2H4)=2000mol，联氨的质量为2000mol×32g/mol=64000g，即64kg；

(3)①根据N原子守恒可求得参加反应的氨的物质的量：n(NH3)+180mol=156mol×2，n(NH3)=132mol；根据氧化还原反应中得失电子守恒可求得NO与NO2的物质的量，设为NO的物质的量x，NO2的物质的量为(180mol-x)，132mol×3=xmol×2+(180-x)mol×4，x=162mol，(180mol-x)=18mol，则NO与NO2体积比为162：18=9：1；

②根据质量守恒可求得反应后溶液质量=8.90×103g+162mol×30gmol-1+18mol×46gmol-1-156mol×28gmol-1=10220g，其溶液体积为=10428cm3=10428mL=10.428L，反应后溶液中剩余溶质氨的物质的量是-132mol=25.058mol，则吸收后氨水的物质的量浓度为=2.4 molL-1；

(4)三聚物有两种情况，一种为链状缩合时每生成一个三聚物同时生成2个氨气，一种为环状缩合时每生成一个三聚物同时生成3个氨气，根据二聚物物质的量分数为0.6，则三聚物的物质的量分数为0.4，设二聚物的物质的量为x，链状三聚物的物质的量为y，环状三聚物的物质的量为z，则有2x+3y+3z=120，x+2y+3z=80，x:(y+z)=3:2，解之得x=30mol，y=10mol，z=10mol，缩合产物中各缩合物的物质的量之比为3:1:1。