Question

【题目】制备N2H4·H2O（水合肼）和无水Na2SO3主要实验流程如下：

已知：① 氯气与烧碱溶液的反应是放热反应；

② N2H4·H2O有强还原性，能与NaClO剧烈反应生成N2。

⑴从流程分析，本流程所用的主要有机原料为_______________（写名称）。

⑵步骤Ⅰ制备NaClO溶液时，若温度为41℃，测得产物中除NaClO外还含有NaClO3，且两者物质的量之比为5∶1，该反应的离子方程式为____________________。

⑶实验中，为使步骤Ⅰ中反应温度不高于40 ℃，除减缓Cl2的通入速率外，还可采取的措施是_________________。

⑷步骤Ⅱ合成N2H4·H2O（沸点约118 ℃）的装置如图。NaClO碱性溶液与尿素[CO（NH2）2]（沸点196.6℃）水溶液在40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应。

① 使用冷凝管的目的是_________________。

② 滴液漏斗内的试剂是_______；

将滴液漏斗内的液体放入三颈烧瓶内的操作是______________________________；

③ 写出流程中生成水合肼反应的化学方程式________________________________。

⑸ 步骤Ⅳ制备无水Na2SO3（水溶液中H2SO3、HSO3－、SO32－随pH的分布如图所示）。

① 边搅拌边向Na2CO3溶液中通入SO2制备NaHSO3溶液。实验中确定停止通SO2的pH值为____（取近似整数值，下同）；

②用制得的NaHSO3溶液再制Na2SO3溶液的pH应控制在________。

Answer 1

【答案】尿素 8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O 冰水浴冷却 通过冷凝回流，减少水合肼的挥发，提高水合肼的产率 NaClO碱性溶液 打开滴液漏斗的活塞，旋转旋塞使漏斗内的液体缓缓流下 NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3 4 10

【解析】

由实验流程可知，氯气和氢氧化钠溶液的反应生成NaClO，为避免生成NaClO3，应控制温度在40℃以下，生成的NaClO与尿素反应生成N2H4H2O和Na2CO3，可用蒸馏的方法分离出N2H4H2O，副产品Na2CO3溶液中通入二氧化硫，可制得Na2SO3，结合对应物质的性质以及题给信息分析解答。

⑴根据流程图，本流程所用的主要有机原料为尿素，故答案为：尿素；

(2)若温度为41℃，测得产物中除NaClO外还含有NaClO3，且两者物质的量之比为5∶1，同时还生成NaCl，根据得失电子守恒，ClO-∶ClO3- ∶Cl- 物质的量之比为5∶1∶10，反应的离子方程式为8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O，故答案为：8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O；

⑶氯气与烧碱溶液的反应是放热反应，实验中，为使步骤Ⅰ中反应温度不高于40 ℃，除减缓Cl2的通入速率外，避免反应过于剧烈，放出大量的热而导致温度升高，还可以用冰水浴冷却，故答案为：冰水浴冷却；

(4)①为避免N2H4H2O的挥发，使用冷凝管，起到冷凝回流，减少水合肼的挥发，提高水合肼的产率，故答案为：通过冷凝回流，减少水合肼的挥发，提高水合肼的产率；

②为了避免N2H4H2O与 NaClO剧烈反应生成N2，实验中通过滴液漏斗滴加的溶液是NaClO碱性溶液；将滴液漏斗内的液体放入三颈烧瓶内的操作是打开滴液漏斗的活塞，旋转旋塞使漏斗内的液体缓缓流下，故答案为：NaClO碱性溶液；打开滴液漏斗的活塞，旋转旋塞使漏斗内的液体缓缓流下；

③ 根据流程图，NaClO 和CO(NH2)2 在NaOH溶液中反应生成水合肼和碳酸钠，反应的化学方程式为NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3，故答案为：NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3；

(5)用Na2CO3制备无水Na2SO3，在Na2CO3溶液中通入过量的二氧化硫生成NaHSO3，然后在NaHSO3溶液中加入NaOH溶液可生成Na2SO3。

①由图像可知，溶液pH约为4时，可完全反应生成NaHSO3，此时可停止通入二氧化硫，故答案为：4；

②由图像可知pH约为10时，可完全反应生成Na2SO3，故答案为：10。