Question

【題目】聯氨（又稱肼，N2H4，無色液體）是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問題：

（1）聯氨分子的電子式為_____________，HCN中C的化合價為____________。

（2）實驗室可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯氨，反應的化學方程式為___________。

（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

上述反應熱效應之間的關系式為ΔH4=________________，聯氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為_________________________________________________。

（4）聯氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，聯氨在水中第一步電離反應的平衡常數值為___________________(已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14)。聯氨與硫酸形成的正鹽的化學式為__________________。

（5）聯氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯氨溶液，觀察到的現象是______________________________。聯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，聯氨的優點是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 +2NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O2ΔH3-2ΔH2-ΔH1反應放熱量大、產生大量氣體、產物對環境無污染（答兩點即可）8.7×10-7N2H6SO4固體逐漸變黑，并有氣泡產生1N2H4的用量少，不產生其他雜質（或還原產物為N2和H2O，而Na2SO3產生Na2SO4）

【解析】

（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，電子式為：；HCN中H元素的化合價為+1，氮元素的化合價為-3價，則碳元素化合價為+2價；

（2）氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉，結合原子守恒配平書寫反應的化學方程式為：NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O；

（3）①2O2（g）+N2（g）═N2O4（l）△H1；

②N2（g）+2H2（g）═N2H4（l）△H2；

③O2（g）+2H2（g）═2H2O（g）△H3；

依據熱化學方程式和蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④2N2H4（l）+N2O4（l）═3N2（g）+4H2O（g）△H4=2△H3-2△H2-△H1，根據反應④可知，聯氨和N2O4反應放熱量大、產生大量氣體、產物對環境無污染；

（4）聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似，聯氨第一步電離方程式為N2H4+H2ON2H5++OH-，平衡常數Kb==×=K×Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7，第二步電離方程式為N2H5++H2ON2H62++OH-，因此聯氨與硫酸形成的正鹽為N2H6SO4；

（5）聯胺被銀離子氧化，銀離子被還原生成單質銀，-2價的N元素被氧化為N2，反應方程式為：N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr，因此反應出現現象為：固體逐漸變黑，并有氣泡產生，由于肼的氧化產物是氮氣，不會對鍋爐造成腐蝕，而亞硫酸鈉被氧化產物為硫酸鈉，易生成硫酸鹽沉淀影響鍋爐的安全使用，聯胺被氧化失電子N2H4→N2失去4e-，O2→O2-得到4e-，聯胺和氧氣摩爾質量都是32g/mol，則等質量聯胺和氧氣物質的量相同，理論上1kg的聯氨可除去水中溶解的O21kg，與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯氨的優點是用量少，不產生其他雜質（反應產物為N2和H2O），而Na2SO3產生Na2SO4。