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_____________，HCN中C的化合價(jià)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

④2N2H4(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)氨在水中第一步電離反應(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)氨與硫酸形成的正鹽的化學(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氣，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）2ΔH3-2ΔH2-ΔH1;；反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量氣體、產(chǎn)物對(duì)環(huán)境無污染（答兩點(diǎn)即可）

（4）8.7×10-7 ；N2H6SO4

（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)（或還原產(chǎn)物為N2和H2O，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4）

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)聯(lián)氨的化學(xué)式N2H4知，聯(lián)氨是共價(jià)化合物，其電子式為；HCN的結(jié)構(gòu)式為，非金屬性：N>C>H，則氫元素為+1價(jià)，氮元素為-3價(jià)，再依據(jù)化合物中各元素的化合價(jià)代數(shù)和為零確定碳元素的化合價(jià)為+2價(jià)。

（2） 次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨的反應(yīng)中，氮元素的化合價(jià)由氨分子中的－3價(jià)升高到聯(lián)氨分子中－2價(jià)，氯元素的化合價(jià)由次氯酸鈉中的＋1價(jià)降低到－1價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升高與降低總數(shù)相等和原子守恒配平化學(xué)方程式為NaClO+2NH3===N2H4+NaCl+H2O 。

（3）對(duì)照目標(biāo)熱化學(xué)方程式中的反應(yīng)物和生成物在已知熱化學(xué)方程式中的位置和化學(xué)計(jì)量數(shù)，利用蓋斯定律，③×2-②×2-①=④，故ΔH4＝2ΔH3－2ΔH2－ΔH1；聯(lián)氨具有強(qiáng)還原性，N2O4具有強(qiáng)氧化性，兩者混合在一起易自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)放熱量大，并產(chǎn)生大量的氣體，可為火箭提供很大的推進(jìn)力。

（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＋H2ON2H5+＋OH－，再根據(jù)已知：N2H4＋H＋ N2H5+的K＝8.7×107及Kw＝1.0×10－14，故聯(lián)氨第一步電離平衡常數(shù)為K＝c(N2H5+)c(OH－)/c(N2H4)＝c(N2H5+)c(OH－)c(H＋)/c(N2H4) c(H＋)＝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；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，且不產(chǎn)生其他雜質(zhì)，N2H4氧化產(chǎn)物是N2和H2O，對(duì)環(huán)境無污染，而Na2SO3產(chǎn)生Na2SO4。