Question

2．肼为无色油状液体，主要用作火箭和喷气发动机的燃料之一，通常由水合肼（N₂H₄•H₂O）脱水制得．常压下，水合肼可以和水形成共沸物，具有极强的还原性，易被氧化成N₂．某探究小组通过查阅文献，利用尿素制取水合肼．反应原理如下：CO（NH₂）₂+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl 
实验一：制备NaClO溶液（基本装置如图1所示）
（1）写出装置a中所发生的离子反应方程式：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²+Cl₂↑+2H₂O；
（2）某同学认为用上述方法制备的Cl₂含有HCl杂质，直接通入NaOH会引入新杂质．这种说法是否正确不正确 （填“正确”或“不正确”），理由为因为Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O，反应生成NaCl，不会引入杂质 （结合方程式说明）．
实验二：制取水合肼（基本装置如图2所示，夹持、冰水浴等装置均省略）
称取一定质量尿素配成溶液倒入三颈烧瓶，并将三颈烧瓶置于冰水浴中．将装置b中所制得的溶液注入分液漏斗，并缓慢滴入三颈烧瓶中．然后急速升温，在102～103℃反应5min．充分反应后，加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～ll4℃馏分．
（3）采用“缓慢滴入”的原因是防止NaClO过量将水合肼氧化；温度计A和B均是用来控制加热温度的，其中A的温度控制范围为108～ll4℃．
实验三：测定馏分中水合肼的质量分数（基本步骤如下）
a．称取馏分5.000g，加入适量NaHC0₃固体，配制成100mL溶液．
b．移取10.00mL上述溶液于锥形瓶中，加入10mL水和2-3滴淀粉溶液，摇匀．
c．用0.2000mol•L^-1碘的标准溶液滴定至溶液出现蓝色且半分钟内不消失．滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右．记录消耗碘的标准溶液的体积．
d…
（4）滴定时，碘的标准溶液盛放在②中（选填图3中“①”或“②”）；
（5）水合肼与碘的标准溶液反应的化学方程式N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O；
（6）若滴定消耗碘的标准溶液的体积平均为18.00mL，馏分中水合肼的质量分数为18.00%（保留四位有效数宇）

Answer 1

分析 （1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水；
（2）利用氯气与氢氧化钠反应制备NaClO，反应也生成氯化钠，不会引入杂质；
（3）NaClO过量会将水合肼氧化；生成水合肼 （N₂H₄•H₂O） 进行蒸馏分离，收集108～ll4℃馏分；
（4）碘水具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶；
（5）N₂H₄•H₂O具有极强的还原性，易被氧化成N₂，碘水具有强氧化性，被还原生成HI；
（6）由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O可知水合肼的物质的量，进而计算其质量分数．

解答 解：（1）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水，反应离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²+Cl₂↑+2H₂O，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²+Cl₂↑+2H₂O；
（2）利用氯气与氢氧化钠反应制备NaClO，发生反应：Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O，反应生成NaCl，不会引入杂质，故该同学的说法不正确，
故答案为：不正确，因为Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O，反应生成NaCl，不会引入杂质；
（3）采用“缓慢滴入”，防止NaClO过量将水合肼氧化；生成水合肼 （N₂H₄•H₂O） 进行蒸馏分离，收集108～ll4℃馏分，温度计A的温度控制范围为 108～ll4℃，
故答案为：防止NaClO过量将水合肼氧化；108～ll4℃；
（4）碘单质具有氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶，则碘水应装在酸式滴定管中，
故答案为：②；
（5）N₂H₄•H₂O具有极强的还原性，易被氧化成N₂，碘水具有强氧化性，被还原生成HI，反应方程式为：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O，
故答案为：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O；
（6）由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O，可知100ml溶液中含有水合肼的物质的量=0.200mol/L×0.018L×$\frac{1}{2}$×$\frac{100mL}{10mL}$=0.018mol，
水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数=$\frac{0.018mol×50g/mol}{5g}$×100%=18.00%，
故答案为：18.00%．

点评 本题考查物质制备实验，涉及物质含量测定、对操作的分析评价、滴定应用等，注意根据题目信息确定溶液添加顺序，较好的考查学生对实验原理的理解、知识迁移应用，难度中等．