题目内容

15．联氨（N2H4），又称肼，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭材料．
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价．
（2）实验室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）=N2H4（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，在水中的电离方程式与氨相似，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）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为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的联氨可除去水中溶解的O21kg；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）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，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
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=-1048.9kJ•mol-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+H2O?N2H5++OH-，平衡常数Kb=$\frac{C（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）C（O{H}^{-}）}{C（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{C（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）C（O{H}^{-}）}{C（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{C（{H}^{+}）}{C（{H}^{+}）}$=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，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，
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=$\frac{C（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）C（O{H}^{-}）}{C（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{C（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）C（O{H}^{-}）}{C（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{C（{H}^{+}）}{C（{H}^{+}）}$=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，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；1；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
相关题目

下列各组物质按右图所示转化关系每一步都能一步实现的是

甲

乙

丙

丁

A．

FeCl3

FeCl2

Fe2O3

Fe(OH)3

B．

NO

HNO3

NO2

NH3

C．

Cu

CuO

CuSO4

CuCl2

D．

Si

Na2SiO3

SiO2

SiF4
6．某科研小组研究在其他条件不变的情况下，改变起始氢气物质的量[用n（H2）表示]对N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92.4kJ/mol 反应的影响，实验结果可表示成如图所示的规律（T表示温度，n表示物质的量）：
（1）如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，正确的描述是b（选填编号）．
a．2v正（NH3）=3v逆（H2）      b．NH3的质量保持不变
c．v（H2）=3v（N2）              d．反应物不再转化为生成物
（2）比较在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是c，反应速率最快的是c．
（3）图象中T1＞T2（填“＜”、“＞”或“=”，下同），为什么该反应的正反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动；若在温度为T1、T2时，反应的平衡常数分别为K1、K2，则K1＜K2．
如果上述反应的平衡常数K值变大，该反应c（选填编号）．
a．一定向正反应方向移动             b．可能是增大压强
c．一定向逆反应方向移动             d．达到新平衡时反应速率增大
e．达到新平衡时反应速率减小
（4）T2条件下，若容器容积为2L，氢气物质的量为n mol，反应达到平衡时N2和H2的转化率均为60%，则在起始时体系中加入N2的物质的量为1mol（用含n的代数式表示）；若n（H2）=3mol，反应的平衡常数K=$\frac{25}{3}$（具体数值，用分数表示）．
3．有关原电池的说法正确的是（　　）
A．“Cu-Zn-硫酸”原电池中，电子从Zn经过导线到达Cu，再经过溶液回到Zn形成闭合回路
B．“Al-Mg-NaOH”原电池中，活泼型强的Mg失去电子，被氧化，做负极
C．理论上所有自发进行的氧化还原反应均可设计成原电池
D．已知铅蓄电池总反应为：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，可推负极是反应是 Pb-2e-=Pb2+
10．火力发电在我国的能源利用中占较大比重，但是排放出的SO2会造成一系列环境和生态问题，直接排放含SO2的烟气会形成酸雨，危害环境．
（1）用化学方程式表示SO2形成硫酸型酸雨的反应：SO2+H2O?H2SO3；2H2SO3+O2=2H2SO4（或2SO2+O2?2SO3；SO3+H2O=H2SO4或2SO2+O2+2H2O=2H2SO4）．
（2）工业上用Na2SO3溶液吸收烟气中的SO2．将烟气通入1.0mol•L-1的Na2SO3溶液，溶液pH不断减小．当溶液pH约为6时，吸收SO2的能力显著下降，应更换吸收剂．
①此时溶液中c（SO32-）的浓度是0.2mol•L-1，则溶液中c（HSO3-）是1.6mol•L-1．
②向pH约为6的吸收剂中通入足量的O2，可将其中的NaHSO3转化为两种物质，反应的化学方程式是2NaHSO3+O2═Na2SO4+H2SO4．
③某研究小组为探究提高含硫烟气中SO2的吸收效率的措施，模拟实验吸收含硫烟气，实验结果如图所示．则：降低含硫烟气温度（或流速），有利于提高SO2的吸收效率．
（3）工厂仓库存放的Na2SO3药品已部分被空气氧化，该化学小组想用已知浓度的酸性KMnO4溶液来确定其含量，具体步骤如下：
步骤i　称取样品1.000g．
步骤ii　将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，充分摇匀．
步骤iii　移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中，用0.01000mol•L-1 KMnO4标准溶液滴定至终点．
按上述操作方法再重复2次．
①写出步骤iii所发生反应的离子方程式2MnO4-+5SO32-+6H+=2Mn2++5SO42-+3H2O；
②在配制0.01000mol•L-1 KMnO4溶液时若仰视定容，则最终测得药品中Na2SO3的含量偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
③某同学设计用下列仪器进行滴定实验（夹持部分略去），最合理的组合是AC （填字母）．

④滴定结果如下表所示：
滴定次数待测溶液的体积/mL标准溶液的体积
滴定前刻度/mL滴定后刻度/mL
125.001.0221.03
225.002.0021.99
325.002.2020.20
则该药品中Na2SO3的质量分数为63.00%．
20．乳酸在一定条件下所形成的聚酯的结构简式为，该酯可以作为新型的餐具原料．由它所产生的塑料在乳酸菌作用下，能迅速分解为无毒物质，可以降解．下列有关这种新型的可降解塑料的叙述正确的是（　　）
A．降解塑料是一种纯净物
B．其生产过程中的聚合方式与聚苯乙烯相似
C．它属于一种线型高分子材料
D．其相对分子质量为72
7．在标准状况下，VL氯化氢气体溶于1L水中，所得溶液的密度为ρ g•cm-3，溶质的质量分数为ω．则此溶液的物质的量浓度为（　　）
A．$\frac{1000ωνρ}{36.5}$mol/LB．$\frac{1000νρ}{36.5+22400}$mol/L
C．$\frac{ων}{22.4（V+1）}$mol/LD．$\frac{1000νρ}{36.5V+22400}$mol/L
4．氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．
（1）图1是N2（g）和H2（g）反应生成1mol NH3（g）过程中能量变化示意图，请写出N2和H2反应的热化学方程式N2（g）+3H2（g）?2NH3（g）△H=-92kJ/mol．

（2）已知：H-H、N≡N键能分别为435kJ•mol-1、943kJ•mol-1，则结合（1）图中数据，计算N-H的键能390kJ•mol-1．
（3）已知：N2（g）+2O2（g）═N2O4（l）；△H1=-19.5kJ•mol-1；
N2H4（l）+O2（g）═N2（g）+2H2O（g）；△H2=-534.2kJ•mol-1
肼（N2H4）与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气．写出该反应的热化学方程式2N2H4（l）+N2O4（l）=3N2（g）+4H2O（g）△H=-1048.9 kJ/mol．
（4）工业上可电解NO制备NH4NO3，其工作原理如图2所示，该阳极发生的电极反应式为NO-3e-+2H2O=NO3-+4H+．为使电解产物全部转化为5mol NH4NO3，需补充的物质是NH3（填化学式），此时电子转移的物质的量为15mol．
5．H2S的水溶液不易导电，写出2FeCl3+H2S=2FeCl2+S↓+2HCl的离子方程式是2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，FeCl3是氧化剂，H2S是还原剂，S是氧化产物，FeCl2是还原产物．

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