Question

【题目】联氨（又称肼，N2H4，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列问题：

（1）联氨分子的电子式为___________， 其中氮的化合价为___________．

（2）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为____________.

（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

上述反应热效应之间的关系式为△H4=______________， 联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为______________________．

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离反应的平衡常数值为_____ （已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；Kw=1.0×10﹣14）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为_______________．

（5）联氨是一种常用的还原剂．向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是_______________． 联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀．理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2__________kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是________________________．

Answer 1

【答案】 －2 NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1 反应放热量大、产生大量气体 8.7×10-7 N2H6(HSO4)2 固体逐渐变黑，并有气泡产生 1 N2H4的用量少，不产生其他杂质（还原产物为N2和H2O，而Na2SO3产生Na2SO4）

【解析】

（1）N2H4是氮原子和氢原子形成四个共价键，氮原子和氮原子间形成一个共价键形成的共价化合物，元素化合价代数和为0计算化合价；
(2)氨气被次氯酸钠溶液氧化生成肼，次氯酸钠被还原生成氯化钠；
(3) ①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l） △H1

②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l） △H2

③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g） △H3

根据热化学方程式和盖斯定律计算③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g） △H4=﹣1048.9kJmol﹣1；

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似．联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，其平衡常数K1=，由已知N2H4+H+N2H5+的平衡常数K==8.7×107，Kw=c(H+)C(OH-)=1.0×10-14，因此有K1=KKw=8.7×10-7；

由于是二元碱，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6（HSO4）2；
（5）联胺被银离子氧化，银离子被还原生成单质银，联胺被氧化失电子N2H4～N2-4e-，O2～4e-，依据守恒计算判断，依据锅炉的质地以及反应产物性质解答。

（1）肼的分子式为N2H4，是氮原子和氢原子形成四个共价键，氮原子和氮原子之间形成一个共价键形成的共价化合物，电子式为：，其中氢元素化合价为+1价，则氮元素化合价为-2价，
因此，本题正确答案是：；-2；
(2)氨气被次氯酸钠溶液氧化生成肼，次氯酸钠被还原生成氯化钠，结合原子守恒配平书写反应的化学方程式为：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O，
因此，本题正确答案是：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

根据热化学方程式和盖斯定律计算③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g） △H4= 2ΔH3-2ΔH2-ΔH1；

根据反应④可以知道，联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体，因此可作为火箭推进剂，
因此，本题正确答案是：2ΔH3-2ΔH2-ΔH1；反应放热量大，产生大量气体；

（4）由题意知联氨第一步电离反应为N2H4+H2ON2H5++OH-，其平衡常数K1=，由已知N2H4+H+N2H5+的平衡常数K==8.7×107，Kw=c(H+)C(OH-)=1.0×10-14，因此有K1=KKw=8.7×10-7。

由于是二元碱，因此联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N2H6（HSO4）2；

因此，本题正确答案是：8.7×10-7 ；N2H6(HSO4)2；

（5）联氨能够将AgBr还原为单质Ag，自身被氧化为N2，还原出来的单质银因为颗粒较小因此呈黑色附着在AgBr上，所以观察到的实验现象为固体逐渐变黑，并有气泡产生；

联氨被氧气氧化的方程式为N2H4+O2=N2+2H2O，可知一分子联氨消耗一分子氧气，而二者摩尔质量相同，因此1kg联氨可除去1kg溶解的氧气；

使用Na2SO3处理水中溶解的氧气时自身会被氧化成Na2SO4，从而带来新的杂质，而联氨的还原产物为N2和水，且用量要小于Na2SO3，因此联氨的优点是N2H4的用量少，不产生其他杂质。

因此，本题正确答案是：固体逐渐变黑，并有气泡产生；1 ；N2H4的用量少，不产生其他杂质（还原产物为N2和H2O，而Na2SO3产生Na2SO4）。