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11.氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物,在科学技术和生产中有重要的应用.联氨(又称肼,N2H4或H2N-NH2,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料.回答下列问题:
(1)联氨分子的电子式为,其中氮的化合价为-2;
(2)实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨,该反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,反应的化学方程式为NaClO+2NH3═N2H4+H2O+NaCl.
(3)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(g)△H1
②ON2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2
③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3
④N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=-1038.6kJ•mol-1
上述反应热效应之间的关系式为△H4=2△H3-2△H2-△H1,联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为反应放热量大,产生大量气体.
(4)联氨可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是N2O4(l)+2N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1038.6kJ•mol-1,若该反应中有4molN-H键断裂,则反应放出的热量为519.3kJ.

分析 (1)N2H4是氮原子和氢原子形成四个共价键,氮原子和氮原子间形成一个共价键形成的共价化合物,计算化合价;
(2)次氯酸钠与氨气反应生成N2H4,反应中N元素化合价升高,NH3为还原剂,则NaClO为氧化剂,反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,设Cl元素在还原产物中化合价为a,则2×[(-2)-(-3)]=1×(1-a),解得a=-1,故还原生成NaCl,由元素守恒可知有水生成;
(3)依据热化学方程式和盖斯定律计算③×2-②×2-①得到④;联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为反应放热量大,产生大量气体;
(4)若该反应中有4mol N-H键断裂,则消耗1molN2H4(l),据N2O4(l)+2N2H4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H=-1038.6kJ•mol-1计算反应放出的热量.

解答 解:(1)联氨的分子式为N2H4,是氮原子和氢原子形成四个共价键,氮原子和氮原子之间形成一个共价键形成的共价化合物,电子式为:,其中氢元素化合价为+1价,根据化合物中元素化合价代数和为0,则氮元素化合价为-2价,
故答案为:;-2;
(2)NH3中氮元素化合价为-3价,N2H4中氮元素化合价为-2价,次氯酸钠与氨气反应生成N2H4,反应中N元素化合价升高,NH3为还原剂,则NaClO为氧化剂,反应中还原剂与氧化剂的物质的量之比为2:1,设Cl元素在还原产物中化合价为a,则2×[(-2)-(-3)]=1×(1-a),解得a=-1,故还原生成NaCl,由元素守恒可知有水生成,反应方程式为:NaClO+2NH3═N2H4+H2O+NaCl,
故答案为:NaClO+2NH3═N2H4+H2O+NaCl;
(3)①2O2(g)+N2(g)═N2O4(l)△H1
②N2(g)+2H2(g)═N2H4(l)△H2
③O2(g)+2H2(g)═2H2O(g)△H3
依据热化学方程式和盖斯定律计算③×2-②×2-①得到④2N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=2△H3-2△H2-△H1,根据反应④N2H4(l)+N2O4(l)═3N2(g)+4H2O(g)△H4=-1038.6kJ•mol-1可知,联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体,因此可作为火箭推进剂,
故答案为:2△H3-2△H2-△H1;反应放热量大,产生大量气体;
(4)若该反应中有4mol N-H键断裂,则消耗1molN2H4(l),反应放出的热量为$\frac{1}{2}$×1038.6kJ=519.3kJ,
故答案为:519.3.

点评 本题考查较为综合,涉及电子式的书写、焓变与物质的量的关系、氧化还原反应化学方程式的书写等,题目难度中等,注意盖斯定律计算的熟练应用.

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