Question

【題目】肼是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，又稱聯(lián)氨。具有很高的燃燒熱，可用作火箭和燃料電池的燃料。肼是一種強(qiáng)還原劑，易被氧化生成氮?dú)�，可用來去除鍋爐水和熱水加熱系統(tǒng)中的氧，以減少腐蝕。儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)與氧化劑，食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲(chǔ)。工業(yè)采用尿素[CO(NH2)2]為原料，與次氯酸鈉氫-氫氧化鈉溶液反應(yīng)制得肼。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)制備肼:

（1）按照?qǐng)D18甲所示的裝置完成實(shí)驗(yàn)一：將生成的氣體通入到盛有____的錐形瓶中，瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________。

（2）按照?qǐng)D乙所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)二: 將實(shí)驗(yàn)一制得的溶液注入____中(填儀器名稱)，控制反應(yīng)溫度，將分液漏斗中溶液緩慢滴入三頸燒瓶中充分反應(yīng)，這樣操作的理由是_________。加熱蒸餾三頸燒瓶內(nèi)的溶液，收集108～114℃的餾分。

（3）N2H4（肼）可作制藥的原料，也可作火箭的燃料。肼能與酸反應(yīng)，已知N2H6Cl2溶液呈弱酸性。在水中存在如下反應(yīng):

a.N2H62++H2ON2H5++H3O+ 平衡常數(shù)為K1

b.N2H5++H2ON2H4+H3O+ 平衡常數(shù)為K2

相同溫度下，K1>K2，其主要原因有兩個(gè):

第一: 電荷因素，N2H5+的水解程度小于N2H62+；

第二:________________。

（4）氣態(tài)肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)。在密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，平衡體系中肼的體積分?jǐn)?shù)與溫度關(guān)系如圖19所示:

①p1_____p2(填“<”“>”或“=”，后同)，該反應(yīng)的△H____0。

②肼還可以制備肼—堿性燃料電池，氧化產(chǎn)物為穩(wěn)定的對(duì)環(huán)境友好的物質(zhì)。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為______________。

Answer 1

【答案】 NaOH溶液 Cl2+ 2OH－=ClO－+ Cl－+ H2O 分液漏斗 如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應(yīng)生成的水合肼會(huì)被次氯酸鈉氧化 第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用 ＜ ＞ N2H44e－+4OH－=N2↑+4H2O

【解析】（1）.根據(jù)題中信息可知，制備肼時(shí)，需要次氯酸鈉－氫氧化鈉溶液，所以應(yīng)將氯氣通入氫氧化鈉溶液中，氯氣與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，離子方程式為：Cl2+ 2OH－=ClO－+ Cl－+ H2O，故答案為：NaOH溶液；Cl2+ 2OH－=ClO－+ Cl－+ H2O；

（2）.根據(jù)題中信息可知，反應(yīng)生成的水合肼能被次氯酸鈉氧化，所以次氯酸鈉溶液不能裝在燒瓶中，而應(yīng)裝在分液漏斗中，故答案為：分液漏斗；如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應(yīng)生成的水合肼會(huì)被次氯酸鈉氧化；

（3）.根據(jù)兩個(gè)方程式可知，第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用，所以K1＞K2，故答案為：第一步水解生成的H3O+對(duì)第二步水解有抑制作用；

（4）. ①.肼在催化劑作用下分解只產(chǎn)生兩種氣體，其中一種氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，則方程式為3N2H4N2 + 4NH3，從方程式可以看出，增大壓強(qiáng)，平衡向左移動(dòng)，N2H4體積分?jǐn)?shù)增大，故p1小于p2；升高溫度，平衡體系中肼氣體的體積分?jǐn)?shù)降低，則平衡正向移動(dòng)，說明正方向是吸熱反應(yīng)，故△H＞0 ，故答案為：＜；＞；

②. 肼還可以制備肼—堿性燃料電池，氧化產(chǎn)物為穩(wěn)定的對(duì)環(huán)境友好的物質(zhì)，說明在堿性條件下肼生成了氮?dú)�，氮元素的化合價(jià)從－2價(jià)升高到0價(jià)，所以該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為：N2H44e－+4OH－=N2↑+4H2O，故答案為：N2H44e－+4OH－=N2↑+4H2O。