15.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,HCN中C的化合價(jià)為-2.
(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
上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4=2△H3-2△H2-△H1,聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)榉磻?yīng)放熱量大,產(chǎn)生大量氣體.
(4)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方程式與氨相似,聯(lián)氨在水中第一步電離反應(yīng)的平衡常數(shù)值為8.7×10-7(已知:N2H4+H+?N2H5+的K=8.7×107;KW=1.0×10-14).聯(lián)氨與硫酸形成的正鹽的化學(xué)式為N2H6SO4
(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氣,防止鍋爐被腐蝕.理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O21kg;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)(反應(yīng)產(chǎn)物為N2和H2O),而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4_.

分析 (1)N2H4是氮原子和氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵,氮原子和氮原子間形成一個(gè)共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物,元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算化合價(jià);
(2)氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼,次氯酸鈉被還原生成氯化鈉;
(3)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(l)△H1
②N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2
③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算③×2-②×2-①得到④2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=-1048.9kJ•mol-1;
(4)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方式與氨相似.聯(lián)氨第一步電離方程式為N2H4+H2O?N2H5++OH-,平衡常數(shù)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,由于是二元堿,因此聯(lián)氨與硫酸形成的正鹽為N2H6SO4
(5)聯(lián)胺被銀離子氧化,銀離子被還原生成單質(zhì)銀,聯(lián)胺被氧化失電子N2H4~N2-4e-,O2~4e-,依據(jù)守恒計(jì)算判斷,依據(jù)鍋爐的質(zhì)地以及反應(yīng)產(chǎn)物性質(zhì)解答.

解答 解:(1)肼的分子式為N2H4,是氮原子和氫原子形成四個(gè)共價(jià)鍵,氮原子和氮原子之間形成一個(gè)共價(jià)鍵形成的共價(jià)化合物,電子式為:,其中氫元素化合價(jià)為+1價(jià),則氮元素化合價(jià)為-2價(jià),
故答案為:;-2;
(2)氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼,次氯酸鈉被還原生成氯化鈉,結(jié)合原子守恒配平書寫反應(yīng)的化學(xué)方程式為:2NH3+NaClO═N2H4+NaCl+H2O,
故答案為: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
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算③×2-②×2-①得到④2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=2△H3-2△H2-△H1,根據(jù)反應(yīng)④可知,聯(lián)氨和N2O4反應(yīng)放出大量熱且產(chǎn)生大量氣體,因此可作為火箭推進(jìn)劑,
故答案為:2△H3-2△H2-△H1;反應(yīng)放熱量大,產(chǎn)生大量氣體;
(4)聯(lián)氨為二元弱堿,在水中的電離方式與氨相似.聯(lián)氨第一步電離方程式為N2H4+H2O?N2H5++OH-,平衡常數(shù)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,第二步電離方程式為N2H5++H2O?N2H62++OH-,因此聯(lián)氨與硫酸形成的正鹽為N2H6SO4,
故答案為:8.7×10-7;N2H6SO4;
(5)聯(lián)胺被銀離子氧化,銀離子被還原生成單質(zhì)銀,-2價(jià)的N元素被氧化為N2,反應(yīng)方程式為:N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr,因此反應(yīng)出現(xiàn)現(xiàn)象為:固體逐漸變黑,并有氣泡產(chǎn)生,由于肼的氧化產(chǎn)物是氮?dú),不?huì)對鍋爐造成腐蝕,而亞硫酸鈉被氧化產(chǎn)物為硫酸鈉,易生成硫酸鹽沉淀影響鍋爐的安全使用,聯(lián)胺被氧化失電子N2H4→N2失去4e-,O2→O2-得到4e-,聯(lián)胺和氧氣摩爾質(zhì)量都是32g/mol,則等質(zhì)量聯(lián)胺和氧氣物質(zhì)的量相同,理論上1kg的聯(lián)氨可除去水中溶解的O21kg,與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比,聯(lián)氨的優(yōu)點(diǎn)是用量少,不產(chǎn)生其他雜質(zhì)(反應(yīng)產(chǎn)物為N2和H2O),而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4,
故答案為: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)(反應(yīng)產(chǎn)物為N2和H2O),而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4

點(diǎn)評 本題考查了氮及其化合物性質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算應(yīng)用、平衡常數(shù)的計(jì)算方法,主要是氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及其產(chǎn)物的判斷,題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列各組離子中,在堿性溶液中能大量共存,且溶液為無色透明的是( 。
A.K+、MnO4-、Cl-、SO42-B.Na+、AlO2-、Cl-、SO42-
C.SO42-、Fe3+、HCO3-、Ba2+D.Mg2+、NO3-、NH4+、SO42-

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

17.(1)為了檢驗(yàn)?zāi)澈蠳aHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度,現(xiàn)將100g樣品加熱使其質(zhì)量不再變化,其質(zhì)量變?yōu)?6.9%,則該樣品的純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))是91.6%
(2)2.1g平均相對分子質(zhì)量為7.2的CO和H2組成混合氣體與足量O2充分燃燒后立即通入足量的Na2O2中,固體質(zhì)量增加2.1g
(3)將0.1mol的鎂、鋁混合物溶于100mL2mol•L-1的H2SO4溶液中,然后在滴加1mol•L-1的NaOH溶液,若在滴加NaOH溶液的過程中,沉淀質(zhì)量m隨加入,則金屬粉末中:n(Mg)=0.07mol,V2=330ml.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

3.如圖所示,有兩只密閉容器A和B,A容器有一個(gè)移動(dòng)的活塞能使容器內(nèi)保持恒壓,B容器能保持恒容.起始時(shí)向這兩只容器中分別充入等量的體積比為2:1的SO2與O2的混合氣體,并使A和B容積相等(如圖).在保持400℃的條件下使之發(fā)生如下反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)$?_{△}^{催化劑}$2SO3(g),填寫下列空格.
(1)達(dá)到平衡時(shí)所需的時(shí)間A容器比B容器小,A容器中SO2的轉(zhuǎn)化率比B容器大.
(2)達(dá)到(1)所述平衡后,若向兩容器中通入數(shù)量不多的等量氬氣,A容器化學(xué)平衡逆向移動(dòng),B容器化學(xué)平衡不移動(dòng).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.(1)若向Mg(OH)2濁液中滴入足量的FeCl3溶液,振蕩后,白色沉淀會(huì)全部轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀,試從平衡的角度解釋沉淀轉(zhuǎn)化的原因:氫氧化鎂濁液中存在沉淀溶解平衡:Mg(OH)2?Mg2++2OH-,由于KSP[Fe(OH)3]<KSP[Mg(OH)2],所以當(dāng)加入Fe3+后,會(huì)和OH-反應(yīng)生成更難溶的氫氧化鐵沉淀,使得上述平衡正向移動(dòng),最有氫氧化鎂全部轉(zhuǎn)化為紅褐色的氫氧化鐵沉淀
(2)25℃時(shí),Ksp[Fe( OH)3]=4.0×10-38,則pH=3的某Fe(OH)3濁液中,c(Fe3+)=4.0×10-5mol•L-1
(3)常溫常壓下,空氣中的CO2溶于水,達(dá)到平衡時(shí),溶液的pH=5.6,c(H2CO3)=1.5×10-5 mol•L-1.若忽略水的電離及H2CO3的第二級電離,則H2CO3的第一級電離的平衡常數(shù)K1=4.2×10-7mol•L-1.(已知10-5.60=2.5×10-6
(4)如圖所示的裝置中,若通入直流電5min時(shí),銅電極質(zhì)量增加2.16g,試回答:
①通電5min時(shí),B中共收集224mL氣體(標(biāo)況),溶液體積為200mL,則通電前CuSO4溶液的物質(zhì)的量濃度為0.025 mol•L-1. (設(shè)電解前后溶液體積無變化).
②若A中KCl溶液的體積也是200mL,電解后,溶液中OH-的物質(zhì)的量濃度為0.1mol•L-1(設(shè)電解前后溶液體積無變化).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

20.在下列反應(yīng)中:A2(g)+B2(g)?2AB(g)△H<0當(dāng)其達(dá)到平衡時(shí),在如圖所示的曲線中,符合勒夏特列原理的是( 。
A.①②B.③④C.①④D.①⑤

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.在密閉容器中發(fā)生下列反應(yīng)aA(g)?cC(g)+dD(g),反應(yīng)達(dá)到平衡后,將氣體體積壓縮到原來的一半,當(dāng)再次達(dá)到平衡時(shí),C的濃度為原平衡的2.1倍,下列敘述不正確的是( 。
A.A的轉(zhuǎn)化率變大B.a<c+d
C.A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變小D.平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

4.下列除雜操作中,除雜所用的試劑正確的是( 。
被提純的物質(zhì)雜質(zhì)除雜試劑
AH2SH2O無水CuSO4
BNH3H2O無水CuCl2
CSO2HCl飽和食鹽水、濃硫酸
DCO2HCl飽和NaHCO3溶液、濃硫酸
A.AB.BC.CD.D

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

5.某溫度下,向容積為10L的密閉容器中充人1mol A氣體和1mol B氣體,在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng):A(g)+B(g)?2C(g);經(jīng)2s后達(dá)到平衡,測得B的濃度為0.02mol•L-1
(1)該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為多少?
(2)達(dá)到平衡時(shí)A的轉(zhuǎn)化率為多少.

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