Question

9．肼是火箭发射常用动力材料，某研究性学习小组据化工生产水合肼的原理，用尿素和NaClO的碱性溶液在实验室制备水合肼：（NH₂）₂CO+NaOH+NaClO═Na₂CO₃+N₃H₄•H₂O+NaCl
有关水合肼信息如下：无色液体，熔点小于-40℃，沸点：118℃（101kPa）与水、乙醇互溶；有强还原性、强碱性和强腐蚀性，能腐蚀橡胶、皮革、软木、玻璃等．
制备步骤：
步骤1：制备Cl₂，用制得的Cl₂制NaClO；
（1）用图1在常温下，制取Cl₂，写出生成Cl₂的离子方程式：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）将制得的Cl₂，直接通入图2制备NaClO；请写出此操作有哪些不足之处？没有除去氯气中混有的HCl，影响产品中NaClO含量；提出你的建议：加一个用盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶；
步骤2：将制得的NaClO碱性溶液，于图3装置中进行反应制取N₂H₄•H₂O；
（3）a中应装：NaClO碱性溶液；b中应装尿素；（填试剂成份）
反应过程中NaClO不能过量的理由：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；（用相关反应方程式表示）
（4）反应容器b应选用C（填序号）
A．普通玻璃B．石英玻璃C．铁质容器D．陶瓷容器
步骤3：
（5）得到的反应混合物应采用蒸馏方法进行分离；有同学提议直接用图3装置进行操作，要达到目的还需补充的仪器有：牛角管、锥形瓶、酒精灯、冷凝管和温度计．

Answer 1

分析 （1）高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气与水；
（2）氯气中混有挥发出的HCl，会影响产品中NaClO含量，用盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶除去HCl；
（3）水合肼有强还原性，NaClO具有强氧化性，如果次氯酸钠溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化；NaClO过量会氧化水合肼生成氮气、氯化钠水；
（4）由题目信息，水合肼能腐蚀橡胶玻璃等，玻璃塞属于硅酸盐，也可以腐蚀陶瓷，应选择铁质容器；
（5）水合肼为液态，与水互溶，沸点相差较大，应擦去分馏方法进行分离；需要用冷凝水冷凝蒸出的馏分，需要温度计控制收集118℃的馏分．

解答 解：（1）高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化锰、氯化钾、氯气与水，反应离子方程式为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+16H⁺+10Cl^-=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（2）氯气中混有挥发出的HCl，与氢氧化钠反应生成NaCl，会影响产品中NaClO含量，添加一个用盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶除去HCl，
故答案为：没有除去氯气中混有的HCl，影响产品中NaClO含量；加一个用盛有饱和氯化钠溶液的洗气瓶；
（3）水合肼有强还原性，NaClO具有强氧化性，如果次氯酸钠溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化，故分液漏斗中的溶液是NaClO碱性溶液，b中应装尿素；
NaClO过量会氧化水合肼生成氮气、氯化钠水，反应方程式为：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl，
故答案为：NaClO碱性溶液；尿素；N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
（4）由题目信息，水合肼能腐蚀橡胶玻璃等，玻璃塞属于硅酸盐，也可以腐蚀陶瓷，应选择铁质容器，
故选：C；
（5）水合肼为液态，与水互溶，沸点相差较大，应擦去分馏方法进行分离；需要用冷凝水冷凝蒸出的馏分，需要温度计控制收集118℃的馏分，
故答案为：蒸馏；冷凝管、温度计．

点评 本题考查物质制备实验，涉及氯气制备、对装置与操作的分析评价、物质分离提纯等，关键是对题目信息的理解应用，题目难度中等．