Question

【題目】聯(lián)氨（又稱肼，N2H4，無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問題：

（1）聯(lián)氨分子的電子式為_____________，其中氮的化合價為____________。

（2）實(shí)驗(yàn)室可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

（3）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) ΔH1

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) ΔH2

③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) ΔH3

④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) ΔH 4=-1048.9kJ/mol

上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH4=________________，聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)開_____________________。

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，聯(lián)氨第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為___________________(已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14)。聯(lián)氨與硫酸形成的酸式鹽的化學(xué)式為 。

（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，觀察到的現(xiàn)象是___________。聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O2___________kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是___________。

Answer 1

【答案】（1） -2

（2）NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O

（3）2ΔH 3-2ΔH 2-ΔH 1 反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體

（4）8.7×10-7 N2H6(HSO4)2

（5）固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生 1 N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)（還原產(chǎn)物為N2和H2O，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）

【解析】（1）聯(lián)氨是由兩種非金屬元素形成的共價化合物，電子式為，根據(jù)化合價代數(shù)和為零，其中氮的化合價為-2。

（2）次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，Cl元素的化合價由+1價降低到-1價，N元素的化合價由-3價升高到-2價，根據(jù)得失電子守恒和原子守恒配平，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O。

（3）根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為ΔH 4=2ΔH 3-2ΔH 2-ΔH 1。聯(lián)胺有強(qiáng)還原性，N2O4有強(qiáng)氧化性，兩者在一起易發(fā)生自發(fā)地氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體，所以聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑。

（4）聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，則聯(lián)氨第一步電離的方程式為N2H4+H2O N2H5++OH-,已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14，平衡常數(shù)K=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7 ；聯(lián)氨為二元弱堿，酸堿發(fā)生中和反應(yīng)生成鹽，則聯(lián)氨與硫酸形成酸式鹽的化學(xué)式為N2H6(HSO4)2 。

（5）聯(lián)氨是一種常用的還原劑，AgBr具有氧化性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成銀，則向裝有少量AgBr的試管中加入聯(lián)氨溶液，可觀察到固體逐漸變黑，并有氣泡產(chǎn)生；聯(lián)氨可用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕，發(fā)生的反應(yīng)為N2H4+O2=N2+2H2O，理論上1 kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的氧氣為1 kg÷32 g/mol×32 g/moL=1 kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是N2H4的用量少，不產(chǎn)生其他雜質(zhì)，而Na2SO3的氧化產(chǎn)物為Na2SO4。