Question

7．肼（N₂H₄）是重要的化工原料．N₂H₄能与水、乙醇等混溶；N₂H₄的沸点是113.5℃；N₂H₄是二元弱碱，在水中的电力方式与氨相似；在碱性溶液中，N₂H₄是强还原剂．某学习小组用尿素溶液和NaOH、NaClO的混合溶液反应制取水合肼（N₂H₄•H₂O），反应方程式为：CO（NH₂O）₂O+2NaOH+NaClO═Na₂OCO₃+N₂OH₄•H₂OO+NaCl．

回答下列问题：
（1）N₂H₄的电子式为；N₂H₄在水中的第一步电离方程式为N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-
（2）用图的装置一制备NaClO溶液（夹持装置已省略）：
①装置一中仪器A的名称为蒸馏烧瓶
②仪器A里盛放的药品为KMnO₄，KMnO₄和浓盐酸反应的离子方程式为2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O
（3）用图的装置二制备水合肼（夹持装置已省略）：
控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应．然后加快三颈烧瓶内的溶液，收集108-114℃馏分．
①三颈烧瓶所盛溶液中溶质的化学式为CO（NH₂）₂
②制备水合肼的关键之一是控制NaClO溶液不能过量，否则N₂H₄•H₂O和NaClO发生反应，产物之一是无色无味、性质稳定的单质气体，则反应的化学方程式为N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl
③测定馏分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数：称取馏分1.00g，加入适量NaHCO₃固体，加水配成250mL溶液，取25.00mL，用0.1000mol•L^-1的I₂溶液滴定，用淀粉作指示剂，达到滴定终点时的现象为当滴入最后一滴I₂溶液时，溶液有无色变成蓝色，且半分钟内不褪色．实验测得消耗I₂溶液的平均值为36.00mL，则馏分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数为90.0%．（已知：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O）

Answer 1

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，N₂H₄是二元弱碱，结合氨气在溶液中的电离特点可知第一步电离出N₂H₅⁺、OH^-，据此写出联氨第一步电离方程式；
（2）①根据仪器构造可得；
②KMnO₄和浓盐酸反应生成氯化锰和氯气；
（3）①三颈烧瓶所盛溶液中为尿素；
②N₂H₄•H₂O和NaClO发生反应，产物之一是无色无味、性质稳定的单质气体，说明生成氮气，氮元素化合价升高，则氯元素化合价降低生成氯化钠，据此书写；
③由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O，用淀粉作指示剂，达到滴定终点时的现象为当滴入最后一滴I₂溶液时，溶液有无色变成蓝色，且半分钟内不褪色；根据方程知水合肼的物质的量，进而计算其质量分数．

解答 解：（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，其电子式为：，联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似，其第一步电离出N₂H₅⁺、OH^-，联氨第一步电离方程式为：N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-；
故答案为：；N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-；
（2）①仪器A为蒸馏烧瓶；
故答案为：蒸馏烧瓶；
②KMnO₄和浓盐酸反应的离子方程式为：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
故答案为：2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=2Mn²⁺+5Cl₂↑+8H₂O；
（3）①三颈烧瓶所盛溶液中为尿素，化学式为：CO（NH₂）₂；
故答案为：CO（NH₂）₂；
②N₂H₄•H₂O和NaClO发生反应，产物之一是无色无味、性质稳定的单质气体，说明生成氮气，氮元素化合价升高，则氯元素化合价降低生成氯化钠，则化学方程式为：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
故答案为：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
③由N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O，用淀粉作指示剂，达到滴定终点时的现象为当滴入最后一滴I₂溶液时，可知250ml溶液中含有水合肼的物质的量=0.100mol/L×0.036L×$\frac{1}{2}$×$\frac{250}{25}$=0.018mol，水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数=$\frac{0.018mol×50g/mol}{1g}$=90.0%；
故答案为：当滴入最后一滴I₂溶液时，溶液有无色变成蓝色，且半分钟内不褪色；90.0%．

点评 本题考查物质制备实验，涉及物质含量测定、氧化还原反应、方程式的书写、滴定应用等，注意物质性质和题目信息分析，较好的考查学生对实验原理的理解、知识迁移应用，难度中等．