Question

7．肼（N₂H₄）是重要的化工原料．N₂H₄能與水、乙醇等混溶；N₂H₄的沸點是113.5℃；N₂H₄是二元弱堿，在水中的電力方式與氨相似；在堿性溶液中，N₂H₄是強(qiáng)還原劑．某學(xué)習(xí)小組用尿素溶液和NaOH、NaClO的混合溶液反應(yīng)制取水合肼（N₂H₄•H₂O），反應(yīng)方程式為：CO（NH₂O）₂O+2NaOH+NaClO═Na₂OCO₃+N₂OH₄•H₂OO+NaCl．

回答下列問題：
（1）N₂H₄的電子式為；N₂H₄在水中的第一步電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
（2）用圖的裝置一制備NaClO溶液（夾持裝置已省略）：
①裝置一中儀器A的名稱為蒸餾燒瓶
②儀器A里盛放的藥品為KMnO₄，KMnO₄和濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O
（3）用圖的裝置二制備水合肼（夾持裝置已省略）：
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)．然后加快三頸燒瓶內(nèi)的溶液，收集108-114℃餾分．
①三頸燒瓶所盛溶液中溶質(zhì)的化學(xué)式為CO（NH₂）₂
②制備水合肼的關(guān)鍵之一是控制NaClO溶液不能過量，否則N₂H₄•H₂O和NaClO發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物之一是無色無味、性質(zhì)穩(wěn)定的單質(zhì)氣體，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl
③測定餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：稱取餾分1.00g，加入適量NaHCO₃固體，加水配成250mL溶液，取25.00mL，用0.1000mol•L^-1的I₂溶液滴定，用淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點時的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜪₂溶液時，溶液有無色變成藍(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色．實驗測得消耗I₂溶液的平均值為36.00mL，則餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90.0%．（已知：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O）

Answer 1

分析 （1）N₂H₄是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子間形成一個共價鍵形成的共價化合物，N₂H₄是二元弱堿，結(jié)合氨氣在溶液中的電離特點可知第一步電離出N₂H₅⁺、OH^-，據(jù)此寫出聯(lián)氨第一步電離方程式；
（2）①根據(jù)儀器構(gòu)造可得；
②KMnO₄和濃鹽酸反應(yīng)生成氯化錳和氯氣；
（3）①三頸燒瓶所盛溶液中為尿素；
②N₂H₄•H₂O和NaClO發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物之一是無色無味、性質(zhì)穩(wěn)定的單質(zhì)氣體，說明生成氮氣，氮元素化合價升高，則氯元素化合價降低生成氯化鈉，據(jù)此書寫；
③由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O，用淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點時的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜪₂溶液時，溶液有無色變成藍(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色；根據(jù)方程知水合肼的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）肼的分子式為N₂H₄，是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子之間形成一個共價鍵形成的共價化合物，其電子式為：，聯(lián)氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，其第一步電離出N₂H₅⁺、OH^-，聯(lián)氨第一步電離方程式為：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-；
故答案為：；N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-；
（2）①儀器A為蒸餾燒瓶；
故答案為：蒸餾燒瓶；
②KMnO₄和濃鹽酸反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（3）①三頸燒瓶所盛溶液中為尿素，化學(xué)式為：CO（NH₂）₂；
故答案為：CO（NH₂）₂；
②N₂H₄•H₂O和NaClO發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物之一是無色無味、性質(zhì)穩(wěn)定的單質(zhì)氣體，說明生成氮氣，氮元素化合價升高，則氯元素化合價降低生成氯化鈉，則化學(xué)方程式為：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
故答案為：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
③由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O，用淀粉作指示劑，達(dá)到滴定終點時的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜪₂溶液時，可知250ml溶液中含有水合肼的物質(zhì)的量=0.100mol/L×0.036L×$\frac{1}{2}$×$\frac{250}{25}$=0.018mol，水合肼（N₂H₄•H₂O）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.018mol×50g/mol}{1g}$=90.0%；
故答案為：當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜪₂溶液時，溶液有無色變成藍(lán)色，且半分鐘內(nèi)不褪色；90.0%．

點評 本題考查物質(zhì)制備實驗，涉及物質(zhì)含量測定、氧化還原反應(yīng)、方程式的書寫、滴定應(yīng)用等，注意物質(zhì)性質(zhì)和題目信息分析，較好的考查學(xué)生對實驗原理的理解、知識遷移應(yīng)用，難度中等．