题目内容
【题目】氮的氢化物种类繁多,其中联氨(又称肼,N2H4,无色油状液体)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) ①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1
②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2
③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3
④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol
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_________________________________________。
(3)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,观察到的现象是固体逐渐变黑,并且有气泡产生,写出该反应的化学方程式__________________。
(4)联氨还可以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__________。
【答案】 -2 2ΔH3 - ΔH1 - 2ΔH2 反应放热量大、产生大量气体 4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr 1 N2H4的用量少,且不产生其他杂质
【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)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=-1048.9kJ/mol;
(3)联胺被银离子氧化,银离子被还原生成单质银,-2价的N元素被氧化为N2;
(4)联胺被氧化失电子N2H4→N2失4e-,O2→O2-得到4e-,根据得失电子守恒计算;根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) 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=2ΔH3 - ΔH1 - 2ΔH2,
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 - ΔH1 - 2ΔH2;反应放热量大,产生大量气体;
(3)联胺被银离子氧化,银离子被还原生成单质银,-2价的N元素被氧化为N2,反应方程式为:4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr,
因此,本题正确答案是:4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr;
(4)联胺被氧化失电子N2H4→N2失4e-,O2→O2-得到4e-,联胺和氧气摩尔质量都是32g/mol,则等质量联胺和氧气物质的量相同,理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O21kg;
因为肼的氧化产物是氮气,不会对锅炉造成腐蚀,而亚硫酸钠被氧化产物为硫酸钠,易生成硫酸盐沉淀影响锅炉的安全使用,与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比,联氨的优点是用量少,不产生其他杂质(反应产物为N2和H2O,而Na2SO3产生Na2SO4,
因此,本题正确答案是:1;N2H4的用量少,且不产生其他杂质。
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)