Question

【題目】水合肼(N2H4·H2O)是無色、有強還原性的液體，實驗室制各水合肼的原理為：CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl 據此，某學生設計了下列實驗。

步驟1：制備NaC1O溶液。已知：3NaC1ONaC1+NaC1O3

(1)用燒堿固體配制30％NaOH溶液時，所需玻璃儀器除量筒外還有_______(填字母)。

A．容量瓶 B．燒杯 C．移液管 D．玻璃棒

(2)裝置A中發生反應的離子方程式是__________；若裝置C中出現堵塞，玻璃管a中的現象為_______________；B中用冰水浴控制溫度在30℃以下，其主要目的是______________。

步驟2：制取水合肼。

控制反應溫度，將分液漏斗中的溶液緩慢滴入三頸燒瓶中，充分反應。加熱蒸餾三頸燒瓶內的溶液，收集108~114℃餾分。(已知：N2H4·H2O+2NaC1O=N2↑+3H2O+2NaC1)。

(3)分液漏斗中的溶液是___________(填“A”或“B”)；

A．NaOH和NaC1O混合溶液 B．CO(NH2)2溶液

步驟3：肼的性質分析與測定。

(4)水合肼與氨水性質相似，屬于二元弱堿。水合肼與鹽酸反應產生的正鹽化學式為_______________。

(5)水合肼具有還原性，被氧化生成氮氣。稱取餾分0.3000g，加水配成加20.00mL溶液，一定條件下用0.1500 mol/L的I2溶液滴定。

①水合肼與碘溶液反應的化學方程式為_______________________________________；

②實驗測得消耗I2溶液的平均值為20.00mL，餾分中N2H4·H2O的質量分數為__________。(保留三位有效數字)

Answer 1

【答案】BD MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2↑+2H2O 液面上升 防止NaClO分解為NaCl和NaClO3，影響水合肼的產率 A N2H6Cl2 N2H4·H2O＋2I2＝N2↑＋4HI＋H2O 25.0%

【解析】

裝置A：二氧化錳與濃鹽酸反應制取氯氣，制取的氯氣中含有氯化氫，裝置B中玻璃管a的作用為平衡壓強，氯氣與氫氧化鈉反應制備NaClO，Ⅱ中用冰水浴控制溫度在30℃以下，防止NaClO(歧化)分解為氯酸鈉和氯化鈉，裝置C進行尾氣處理。

(1)根據配制一定質量分數的溶液的步驟選用儀器；

(2)B中氯氣與氫氧化鈉反應制備NaClO；B中玻璃管a的作用平衡壓強，制取的氯氣中含有氯化氫，為了提高NaClO的產率，需對A中產生的Cl2進行凈化，由已知信息可知，在反應極易發生副反應，B中用冰水浴控制溫度在30℃以下，這樣做的目的是減少副反應的發生，提高水合肼的產率；

(3) N2H4H2O具有強還原性，容易被過量的NaClO氧化確定儀器A中試劑；

(4)模擬NH3與HCl反應產生的鹽書寫水合肼與HCl反應產生的鹽的化學式；

(5) ①利用電子守恒、原子守恒結合題意，寫出反應的化學方程式；

②根據①方程式進行計算。

(1)配制30%NaOH溶液時，用天平稱量質量，在燒杯中加水溶解，并用玻璃棒攪拌，需要玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒，合理選項為BD；

(2)裝置A中濃鹽酸與MnO2混合加熱制取氯氣，發生反應的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；若C中發生堵塞時，B中氣體壓強增大，B中液體進入長玻璃管中，使長玻璃管中液面上升，形成水柱；若溫度升高時，次氯酸鈉容易發生自身的氧化還原反應生成氯酸鈉和氯化鈉，導致物質不純，所以冰水浴溫度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO(歧化)分解為氯酸鈉和氯化鈉，影響水合肼的產率；

(3)在三頸燒瓶發生反應：CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl ，N2H4H2O具有強還原性，容易被過量的NaClO氧化，所以分液漏斗中盛有NaOH+NaC1O；

(4)水合肼屬于二元弱堿。水合肼與鹽酸產生的鹽為N2H6Cl2；

(5)①水合肼具有還原性，其被I2氧化的方程式為N2H4·H2O＋2I2＝N2↑＋4HI＋H2O

②設餾分中水合肼(N2H4H2O)的質量分數為a，則根據反應方程式：

N2H4H2O + 2I2 = N2↑ + 4HI + H2O

50g 2mol

0.3000g×a 0.020L×0.15mol/L

50g：0.3000g×a=2mol：0.020L×0.15mol/L，解得：a=25%。