Question

20．N₂H₄（聯(lián)氨又稱肼）一種無色發(fā)煙的、具有腐蝕性和強還原性的無色油狀液體，它是一種重要的化工試劑，在生產(chǎn)和生活中有著重要的作用．
（1）推測有關N₂H₄的性質(zhì)，下列說法正確的是ABCE
A．具有高度吸濕性、可燃性
B．有微弱的氨味，與甲醇，乙醇互溶，但不溶于乙醚、氯仿和苯
C．N₂H₄的水溶液呈弱堿性，
D．聯(lián)氨的水溶液既有氧化性又有還原性，酸性溶液以氧化性為主，還原產(chǎn)物是N₂，堿性溶液以還原性為主，氧化產(chǎn)物是NH₄⁺
E．高溫加熱時分解為氮氣、氫氣和氨氣．
（2）請寫出N₂H₅⁺的電子式：
（3）在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素（CO（NH₂）₂）和次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液反應制得聯(lián)氨，它和水能按任意比例互相混溶，形成穩(wěn)定的水合肼N₂H₄•H₂O寫出反應的離子方程式：
CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄•H₂O+Cl^-+CO₃^2-
（4）發(fā)射衛(wèi)星可用肼為燃料，用NO₂作氧化劑，二者發(fā)生反應生成氮氣和水蒸氣．已知：
N_2（g）+2O_2（g）=2NO_2（g）　H=+67.7kJ•mol^-1，N₂H_4（g）+O₂（g）=N_2（g）+2H₂O_（g）　H=-534kJ•mol^-1，
寫出氣態(tài)肼和NO₂反應的熱化學方程式2N₂H_4（g）+2NO_2（g）=3N_2（g）+4H₂O_（g）　H=-1135.7kJ•mol^-1．
（5）肼--空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是20%-30%的KOH溶液．該電池放電時，負極電極反應式是N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O．

Answer 1

分析 （1）類比氨氣的性質(zhì)分析，N₂H₄叫聯(lián)氨，又叫肼，是一種無色的高度吸濕性的可燃液體，在聯(lián)氨中氮原子的孤電子對可以同H結(jié)合而顯堿性，但其堿性不如氨強，聯(lián)氨是一個二元弱堿，性質(zhì)穩(wěn)定；溶解情況，不溶于乙醚、氯仿和苯，能與水、甲醇、乙醇等混溶，與水能形成恒沸物，有吸濕性，在空氣中發(fā)煙，燃燒時呈紫色火焰，液體中分子以二聚體存在，有強還原性和腐蝕性，高溫加熱時分解為氮氣、氫氣和氨氣，2N₂H₄=2NH₃↑+N₂↑+H₂↑，N₂H₄在空氣中燃燒或與過氧化氫H₂O₂反應時，都能放出大量的熱，因此可用作火箭燃料，做火箭的推進劑，有強還原性和腐蝕性；
（2）N₂H₅⁺的內(nèi)部氮原子和氫原子之間存在極性共價鍵，根據(jù)電子式的書寫知識來回答；
（3）在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素和次氯酸鈉、氫氧化鈉溶液反應生成聯(lián)氨，反應還生成碳酸鈉、氯化鈉與水；
（4）依據(jù)蓋斯定律計算，將方程式2×②-①得到氣態(tài)肼和NO₂反應的熱化學方程式；
（5）肼-空氣燃料電池放電時，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成H₂O和氮氣，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）A．具有高度吸濕性，在空氣中發(fā)煙，燃燒時呈紫色火焰，故A正確；
B．不溶于乙醚、氯仿和苯，能與水、甲醇、乙醇等混溶，與水能形成恒沸物，故B正確；
C．N₂H₄的水溶液中氮原子的孤電子對可以同H⁺結(jié)合促進水的電離溶液顯堿性，但其堿性不如氨強，故C正確；
D．液體中分子以二聚體存在，有強還原性和腐蝕性，無氧化性，故D錯誤；
E．高溫加熱時分解為氮氣、氫氣和氨氣，2N₂H₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2NH₃↑+N₂↑+H₂↑，故E正確；
故答案為：ABCE；
（2）N₂H₅⁺的內(nèi)部氮原子和氫原子之間存在極性共價鍵，聯(lián)氨分子中氮原子上的一個孤對電子結(jié)合氫離子形成陽離子N₂H₅⁺，電子式為：，
故答案為：；
（3）在高錳酸鉀催化劑存在下，尿素（CO（NH₂）₂）和次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液反應制得聯(lián)氨，它和水能按任意比例互相混溶，形成穩(wěn)定的水合肼N₂H₄•H₂O，反應還生成碳酸鈉、氯化鈉，反應離子方程式為：CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄•H₂O+Cl^-+CO₃^2-，
故答案為：CO（NH₂）₂+ClO^-+2OH^-=N₂H₄•H₂O+Cl^-+CO₃^2-；
（4）①N₂（g）+2O₂（g）═2NO₂（g），△H=+67.7KJ•mol^-1；
②N₂H₄（g）+O₂（g）═N₂（g）+2H₂O （g），△H=-534KJ•mol^-1
將方程式2×②-①得2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=2（-534KJ•mol^-1）-（+67.7KJ•mol^-1）=-1135.7kJ•mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+2NO₂（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1135.7kJ•mol^-1；
（5）肼-空氣燃料電池放電時，負極上肼失電子和氫氧根離子反應生成H₂O和氮氣，電極反應式為N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：N₂H₄+4OH^--4e^-=N₂↑+4H₂O．

點評 本題考查聯(lián)氨結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，熱化學方程式書寫和蓋斯定律的應用，電極反應式的書寫，注意要結(jié)合電解質(zhì)溶液酸堿性書寫電極反應式，聯(lián)氨性質(zhì)的推斷需要結(jié)合知識積累和氨氣結(jié)構(gòu)、聯(lián)氨結(jié)構(gòu)及其題干信息理解判斷，題目難度中等．