Question

已知下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物（图中部分生成物没有列出）．化合物A是由1828年德国化学家维勒通过蒸发氰酸铵得到的有机物，为此，他彻底打破了有机化合物只能由生物的细胞中提取的“生命力”论．A的化学式可表示为XY₄ZM₂，组成A的四种元素都是短周期元素，其原子序数之和为22，X、M、Z分别位于相邻的主族，原子序数依次增大．C、D、G、I、J、K为气体，其中C、K的温室效应均显著，K是含氢量最高的有机物，D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．B为一种白色固体，其最简式可表示为XY₂M₂，E的化学式可表示为X₃M₄．请按要求回答下列问题．

（1）A也是一种常用的肥料，其名称是    ，目前工业上由    和    在一定条件而制得．
（2）反应①②③的化学方程式分别为    、    、    ．
（3）I、B中M的质量分数为    ；若B是一个含有叁键的分子，从结构上可看作是三分子（XY₂M₂）聚合而成，是一种低毒的化工原料，某些不法分子往奶粉里添加B而制造了闻名中外的“婴幼儿奶粉事件”，据此，请你画出B的结构简式    ．
II、已知氨分子的键角为107°18′，下列关于B的说法不正确的是    ．（填序号）
①含有不饱和碳原子，在一定条件下能发生加成反应
②能与盐酸反应生成盐
③在一定条件下能发生氧化反应
④分子中所有原子都在同一平面上
⑤在高温下分解放出N₂，故可用作阻燃剂
⑥在一定条件下可与氢气发生加成反应
⑦含氮量低于A的含氮量
⑧它是一种极性化合物，易溶于甲醇、甲醛等有机物
⑨大量食用含B污染奶粉的婴幼儿会产生肾结石等泌尿系统疾病
⑩是白色粉末，有刺激性气味
（4）化合物E是一种新型无机材料，它的一种结构（β-X₃M₄）具有可与金刚石相媲美的硬度．请推测该材料可能的用途之一是    ．
（5）液态D类似H₂O，也能微弱电离且产生电子数相同的两种离子，则液态D电离方程式为    ．
（6）①在结构上N₂H₄和D的关系有如H₂O₂和H₂O的关系．N₂H₄能发生下列反应：
N₂H₄+H₃O⁺═N₂H⁺₅+H₂O           N₂H₄+H₂O═N₂H₅⁺+OH^-
N₂H₅⁺+H₂O═N₂H₆²⁺+OH^-         N₂H₅⁺+H₂O═N₂H₄+H₃O⁺
据此可得出的结论是    ．
A．肼水解显酸性      B．肼在水中电离出H⁺离子
C．肼是二元弱碱      D．肼是二元弱酸
②发射“神舟七号”飞船的长征2号火箭用了肼（N₂H₄）作燃料，二氧化氮作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水．已知4g N₂H₄（g）在上述反应中放出71kJ的热量，写出热化学方程式    ．

Answer 1

【答案】分析：A的化学式可表示为XY₄ZM₂，组成A的四种元素都是短周期元素，其原子序数之和为22，X、M、Z分别位于相邻的主族，原子序数依次增大．C、D、G、I、J、K为气体，其中C、K的温室效应均显著为二氧化碳、甲烷等，K是含氢量最高的有机物为甲烷，D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝为氨气．B为一种白色固体，其最简式可表示为XY₂M₂，E的化学式可表示为X₃M₄从“C、K的温室效应均显著”可知C、K可能是CO₂和CH₄，从“K是含碳量最低的有机物”可知K为CH₄，C为CO₂；从“D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝”可知，D为NH₃．从而可推知A中含有C、H、O、N4种元素．再从“组成A的四种元素都是短周期元素，其原子序数之和为22，X、M、Z分别位于相邻的主族，原子序数依次增大”可知其中必有氢元素，即Y为氢，X为碳，M为氮，Z为氧．即得实验式为：N₂H₄CO，由A可分解生成三种物质（CH₂N₂、CO₂、NH₃）可判断出A的分子式为CO （NH₂）₂，即为尿素．目前工业上由CO₂和NH₃在一定条件下反应而制得：CO₂+2NH₃CO （NH₂）₂+H₂O．再从NH₃→G→J的变化均加入同一种物质I引起，故而判断出I为O₂．进而推出F为H₂O，H为H₂，L为HNO₃．推断物质为：A、CO （NH₂）₂；B、C₃H₆N₆；C、CO₂；D、NH₃；F、H₂O；G、NO；H、H₂；I、O₂；L、HNO₃；J、NO₂；K、CH₄；依据判断出的各物质分析判断回答；
解答：解析：从“C、K的温室效应均显著”可知C、K可能是CO₂和CH₄，从“K是含碳量最低的有机物”可知K为CH₄，C为CO₂；从“D能使湿润的红色石蕊试纸变蓝”可知，D为NH₃．从而可推知A中含有C、H、O、N4种元素．再从“组成A的四种元素都是短周期元素，其原子序数之和为22，X、M、Z分别位于相邻的主族，原子序数依次增大”可知其中必有氢元素，即Y为氢，X为碳，M为氮，Z为氧．即得实验式为：N₂H₄CO，由A可分解生成三种物质（CH₂N₂、CO₂、NH₃）可判断出A的分子式为CO （NH₂）₂，即为尿素．目前工业上由CO₂和NH₃在一定条件下反应而制得：CO₂+2NH₃CO （NH₂）₂+H₂O．再从NH₃→G→J的变化均加入同一种物质I引起，故而判断出I为O₂．进而推出F为H₂O，H为H₂，L为HNO₃．推断物质为：A、CO （NH₂）₂；B、C₃H₆N₆；C、CO₂；D、NH₃；F、H₂O；G、NO；H、H₂；I、O₂；L、HNO₃；J、NO₂；K、CH₄；
（1）A也是一种常用的肥料，推断为尿素，名称为：尿素或碳酰二胺或脲或碳酰胺；目前工业上由CO₂和NH₃在一定条件下反应而制得：CO₂+2NH₃CO （NH₂）₂+H₂O；
故答案为：尿素或碳酰二胺或脲或碳酰胺；CO₂、NH₃
（2）反应①②③的化学方程式分别为：6（NH₂）₂CO→C₃H₆N₆+NH₃↑+3CO₂↑；4NO₂+O₂+2H₂O=4HNO₃ ；CO₂+4H₂→CH₄+2H₂
（3）Ⅰ、B为三聚氰胺，氮元素的含量依据分子式C₃H₆N₆计算为66.7%，结构简式为：；
故答案为：66.7%
Ⅱ、①由于的结构简式中含有不饱和碳，故而在一定条件下能发生加成反应和氧化；故①正确；
②氨基显碱性和盐酸反应生成盐，故②正确；
③由于的结构简式中含有不饱和碳，故而在一定条件下能发生加成反应和氧化；故③正确；
④由于题给NH₃的键角为107°18′，故-NH₂中的所有原子不可以在同一平面上，故④错误；
⑤在高温下分解放出性质稳定的N₂，故可用作阻燃剂，故⑤正确；
⑥由于的结构简式中含有不饱和碳，故而在一定条件下能发生加成反应，故⑥正确；
⑦尿素的含量为46.67%，而三聚氰胺的含氮量为66.7%，含氮量高于A的含氮量，故⑦错误；
⑧三聚氰胺为“疏水化合物”即为极性分子，它是一种极性化合物，易溶于甲醇、甲醛等有机物，故⑧正确；
⑨大量食用含三聚氰胺污染奶粉的婴幼儿会产生肾结石等泌尿系统疾病，故⑨正确；
⑩是白色固体，无味，故⑩错误；
故答案为：④⑦⑩
（4）化合物E是一种新型无机材料，它的一种结构（β-X₃M₄）具有可与金刚石相媲美的硬度，利用硬度性质特征推测该材料可能的用途之一是：做耐磨材料、耐高温材料等
（5）液态D类似H₂O，也能微弱电离且产生电子数相同的两种离子，则液态D电离方程式为，因水的电离为2H₂OH₃O⁺+OH^-，通过类比不难得出液态NH₃电离方程式为：2NH₃ NH₄⁺+NH₂^-． 故答案为：2NH₃ NH₄⁺+NH₂^-；
（6）①结构上N₂H₄和D的关系有如H₂O₂和H₂O的关系，由N₂H₄和 N₂H₅⁺相关的反应可知到1mol N₂H₄可以结合1molH⁺形成1mol N₂H₅⁺，1mol N₂H₄也可以结合2molH⁺形成1mol N₂H₆²⁺，是其水溶液显碱性．肼是二元弱碱．故选C．故答案为：C．
②4g N₂H₄的物质的量为0.125mol，故1molN₂H₄反应中放出的热量为568kJ，所以热化学方程式为：N₂H₄（g）+NO₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）；△H=-568kJ/mol．
故答案为：N₂H₄（g）+NO₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）；△H=-568kJ/mol
点评：本题考查了物质转化关系和物质性质的判断，原子结构的特征判断，有机物质结构中的官能团与性质的分析判断，三聚氰胺的结构性质应用，热化学方程式的书写计算，弱电解质电离的应用，关键是依据转化关系推断物质，熟练掌握物质性质和结构是解题的基本要求，题难度大，需仔细审题．