Question

11．联氨（又称联肼，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）实验室可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的离子方程式为ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+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
上述反应热效应之间的关系式为△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（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8.5×10^-7
（已知：N₂H₄+H⁺?N₂H₅⁺  K=8.5×10⁷；K_w=1.0×10^-14）．联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为N₂H₆（HSO₄）₂．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄是氮原子和氢原子形成四个共价键，氮原子和氮原子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）已知：①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依据盖斯定律计算③×2-②×2-①可得；
（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K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w，由于是二元碱，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N₂H₆（HSO₄）₂．

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；
故答案为额：；-2；
（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：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
故答案为：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（3）已知：①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依据盖斯定律计算③×2-②×2-①得到④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁；
故答案为：△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁；
（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K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-）}}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w=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：8.5×10^-7；N₂H₆（HSO₄）₂．

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，题目难度中等．