Question

【题目】联氨（又称肼，N2H4，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_____________，HCN中C的化合价为____________。

（2）实验室可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为___________。

（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

上述反应热效应之间的关系式为ΔH4=________________，联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为_________________________________________________。

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，联氨在水中第一步电离反应的平衡常数值为___________________(已知：N2H4+H+N2H5+的K=8.7×107；KW=1.0×10-14)。联氨与硫酸形成的正盐的化学式为__________________。

（5）联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是______________________________。联氨可用于处理高压锅炉水中的氧气，防止锅炉被腐蚀。理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O2___________kg；与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是_____________________________________________。

Answer 1

【答案】 +2NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O2ΔH3-2ΔH2-ΔH1反应放热量大、产生大量气体、产物对环境无污染（答两点即可）8.7×10-7N2H6SO4固体逐渐变黑，并有气泡产生1N2H4的用量少，不产生其他杂质（或还原产物为N2和H2O，而Na2SO3产生Na2SO4）

【解析】

（1）肼的分子式为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：；HCN中H元素的化合价为+1，氮元素的化合价为-3价，则碳元素化合价为+2价；

（2）氨气被次氯酸钠溶液氧化生成肼，次氯酸钠被还原生成氯化钠，结合原子守恒配平书写反应的化学方程式为：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④可知，联氨和N2O4反应放热量大、产生大量气体、产物对环境无污染；

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，联氨第一步电离方程式为N2H4+H2ON2H5++OH-，平衡常数Kb==×=K×Kw=8.7×107×1.0×10-14=8.7×10-7，第二步电离方程式为N2H5++H2ON2H62++OH-，因此联氨与硫酸形成的正盐为N2H6SO4；

（5）联胺被银离子氧化，银离子被还原生成单质银，-2价的N元素被氧化为N2，反应方程式为：N2H4+4AgBr=4Ag↓+N2↑+4HBr，因此反应出现现象为：固体逐渐变黑，并有气泡产生，由于肼的氧化产物是氮气，不会对锅炉造成腐蚀，而亚硫酸钠被氧化产物为硫酸钠，易生成硫酸盐沉淀影响锅炉的安全使用，联胺被氧化失电子N2H4→N2失去4e-，O2→O2-得到4e-，联胺和氧气摩尔质量都是32g/mol，则等质量联胺和氧气物质的量相同，理论上1kg的联氨可除去水中溶解的O21kg，与使用Na2SO3处理水中溶解的O2相比，联氨的优点是用量少，不产生其他杂质（反应产物为N2和H2O），而Na2SO3产生Na2SO4。