题目内容

19．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．请回答下列问题：
（1）联氨分子中氮的化合价为-2价．
（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：2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O．
（3）①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l）△H1
②N2（g）+2H2（g）═N2O4（l）△H2
③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g）△H3
④2N2H4（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=2△H3-2△H2-△H1，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为反应放热量大，产生大量气体．
（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8.7×10-7（已知：N2H4+H+?N2H5+的K=8.7×107，Kw=1.0×10-14）．联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N2H6（HSO4）2．
（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，观察到的现象是固体逐渐变黑，并有气泡产生．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的联氨可处理2×105L水（假设水中溶解O2量为5mg•L-1）；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是N2H4的用量少，不产生其他杂质（反应产物为N2和H2O），而Na2SO3产生Na2SO4．

分析 （1）氮元素非金属性强于氢，氢显+1价，依据化合价代数和为0判断氮元素的化合价；
（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
③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g），依据盖斯定律计算反应热；
（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+H2O?N2H5++OH-，平衡常数Kb=$\frac{c（{N}_{2}{H}^{5}{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{H}^{5}{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（H{\;}^{+}）}{c（H{\;}^{+}）}$=K×Kw，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．

解答 解：（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，氮元素非金属性强于氢，所以氢显+1价，依据化合价代数和为0可知，氮元素化合价为-2价；
故答案为：-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：2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O，
故答案为：2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O；
（3）①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l）△H1
②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l）△H2
③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g）△H3
依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=2△H3-2△H2-△H1；根据反应④可知，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，
故答案为：2△H3-2△H2-△H1；反应放热量大，产生大量气体；
（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+H2O?N2H5++OH-，平衡常数Kb=$\frac{c（{N}_{2}{H}^{5}{\;}^{+}）c（OH{\;}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（H{\;}^{+}）}{c（H{\;}^{+}）}$=K×Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7，第二步电离方程式为N2H5++H2O?N2H62++OH-，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6（HSO4）2，
故答案为：8.7×10-7，N2H6（HSO4）2；
（5）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：N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr，因此反应出现现象为：固体逐渐变黑，并有气泡产生，由于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，联胺被氧化失电子N2H4→N2失去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，可以处理水的体积为：$\frac{1000g}{5×10{\;}^{-3}g/L}$=2×105L；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，
故答案为：固体逐渐变黑，并有气泡产生；2×105；N2H4的用量少，不产生其他杂质（反应产物为N2和H2O），而Na2SO3产生Na2SO4．

点评 本题考查了氮及其化合物性质、物质结构、热化学方程式和盖斯定律计算应用、平衡常数的计算方法，主要是氧化还原反应的计算及其产物的判断，题目难度中等．

练习册系列答案
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9．下列说法正确的是（　　）
A．稀醋酸中加入少量醋酸钠能增大醋酸的电离程度
B．25℃时0.1 mol/L的硫化氢溶液比等浓度的硫化钠溶液的导电能力弱
C．NaHCO3溶液中溶质的电离方程式为NaHCO3═Na++H++CO32-
D．室温下，对于0.10 mol•L-1的氨水，加水稀释后，溶液中c（NH4+）•c（OH-）变大
10．W、X、Y、Z是4种常见的短周期元素，其原子半径随原子序数变化如图所示．已知W的一种核素的质量数为18，中子数为10；X和氖原子的核外电子数相差1；Y的单质是一种常见的半导体材料；Z的非金属性在同周期元素中最强，下列说法正确的是（　　）
A．X的非金属性是同周期中最强的
B．对应气态氢化物的稳定性：Y＞Z
C．对应简单离子半径：X＞W
D．Y的氧化物能与X的最高价氧化物对应的水化物反应
7．用石墨电极完成下列电解实验．下列对实验现象的解释或推测不合理的是（　　）
实验装置实验现象

a处试纸变蓝；
b处变红，局部褪色；
c处试纸变蓝；
d处无明显变化
A．a为电解池的阴极
B．b处有氯气生成，且与水反应生成了盐酸和次氯酸
C．d处发生了反应：Fe-3e-=Fe3+
D．c处：2H2O+2e-=H2↑+2OH-
14．已知，下列有关说法中正确的是（　　）
A．M中所有碳原子均位于同一平面，且与苯互为同系物
B．与N含有相同官能团的同分异构体共有8种
C．M能发生加成反应和取代反应
D．N与乙醇发生酯化反应，生成物的分子式一定为C8H14O4
4．乙酸和乙醛的鉴别有多种方法，下列可行的操作中最不简便的一种是（　　）
A．使用蒸馏水B．使用NaHCO3溶液
C．使用CuSO4和NaOH溶液D．使用pH试纸
1．硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位．我国采用“接触法’’制硫酸，设备如图1所示：
（1）用黄铁矿为原料生产SO2，反应的化学方程式为4FeS2+11O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+8SO2，该反应在沸腾炉进行（填设备名称）．
（2）为提高SO3吸收率，实际生产中用98.3%浓硫酸吸收SO3；这样做的优点是防止吸收过程中产生酸雾，提高SO3吸收率和硫酸的产率．
（3）由A排出的炉渣中含有Fe2O3、CuO、CuSO4（由CuO与SO3化合而成），其中硫酸铜的质量分数随温度不同而变化（见下表）：
沸腾炉温度/℃600620640660
炉渣中CuSO4的质量分数/%9.39.29.08.4
已知CuSO4在低于660℃时不会分解，请简要分析上表中CuSO4的质量分数随温度升高而降低的原因SO2转化为SO3是正反应放热的可逆反应，随温度升高，平衡逆移，SO3物质的量减少，故CuSO4的量减少（或温度升高，SO3物质的量减少，故CuSO4的量减少）．
（4）近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫废气并回收二氧化硫的方法，该方法的流程如图2：试写出②、④的化学反应方程式NaOH+SO2═NaHSO3、NaHSO3+HCl═NaCl+H2O+SO2↑．
18．向含有0.2mol Fel2的溶液中加入a mol Br2．下列叙述不正确的是（　　）
A．当a=0.1时，发生的反应为2I-+Br2═I2+2Br-
B．当a=0.25时，发生的反应为2Fe2++4I-+3Br2═2Fe3++2I2+6Br-
C．当溶液中I-有一半被氧化是，c（I-）：c（Br-）═1：1
D．当a=0.28时，4Fe2++10I-+7Br2═4Fe3++5I2+14Br-
19．H、C、N、O、Na、Mg、Al、Si、Cl、Cu是十种常见元素
（1）N元素位于周期表第2周期VA族．
（2）用“＞”、“＜”或“=”填空：
离子半径得电子能力酸性金属性
Cl-＞Al3+16O=18OH2CO3＞H2SiO3Cu＜Al
（3）微粒2311Na+中的质子数是11，中子数是12，核外电子数是10．
（4）写出MgCl2电子式：．
（5）在${\;}_{1}^{1}$H、${\;}_{1}^{2}$H、${\;}_{1}^{3}$H、${\;}_{12}^{23}$Mg、${\;}_{12}^{24}$Mg和${\;}_{29}^{65}$Cu中共有3种元素，6种核素．

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