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
(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.
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
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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 |
| 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+ |
(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 | ||
| 1 | 25.00 | 1.02 | 21.03 |
| 2 | 25.00 | 2.00 | 21.99 |
| 3 | 25.00 | 2.20 | 20.20 |
| 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 |
| A. | $\frac{1000ωνρ}{36.5}$mol/L | B. | $\frac{1000νρ}{36.5+22400}$mol/L | ||
| C. | $\frac{ων}{22.4(V+1)}$mol/L | D. | $\frac{1000νρ}{36.5V+22400}$mol/L |