题目内容

12．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．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．
（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）═N2H4（l）△H2
③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g）△H3
④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H4=-1048.9kJ•mol-1
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．

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2．下列有关物质的性质与其应用不相对应的是（　　）
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3．工业上以丙烯为原料按如图所示制得合成橡胶IR和树脂X．其中B的分子式是C6H6O，可与NaOH溶液反应．

已知：
Ⅰ．
Ⅱ．（-R、-R′、-R″表示可能相同或可能不同的原子或原子团）
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（2）试剂a是浓硫酸和浓硝酸．
（3）反应③的化学方程式：+NaOH$→_{△}^{水}$+NaCl．
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（7）已知：2CH3CHO
以乙烯为起始原料，选用必要的无机试剂合成E，写出合成路线（用结构简式表示有机物），用箭头表示转化关系，箭头上注明试剂和反应条件）．
6．分子式为C4H8Cl2的有机物共有（不含立体异构）（　　）
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7．下列各组离子在水溶液中能大量共存的是（　　）
A．H+、OH-、NO3-B．Ba2+、H+、SO42-C．K+、OH-、CO32-D．Fe3+、Cl-、OH-

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