Question

3． 肼是重要的化工原料．某探究小組利用下列反應制取水合肼（N₂H₄•H₂O）．
CO（NH₂）+2NaOH+NaClO═Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl
實驗一：制備NaClO溶液．（實驗裝置如圖1所示）
（1）配制30%NaOH溶液時，所需玻璃儀器除量筒外，還有BD（填標號）．
A．容量瓶      B．燒杯      C．燒瓶      D．玻璃棒
（2）錐形瓶中發(fā)生反應的化學方程式是Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O．
（3）因后續(xù)實驗需要，需利用中和滴定原理測定反應后錐形瓶中混合溶液的NaOH的濃度．請選用所提供的試劑，設計實驗方案．提供的試劑：H₂O₂溶液、FeCl₂溶液、0.1000mol•L^-1鹽酸、酚酞試液取一定量錐形瓶內混合溶液，加入適量的H₂O₂溶液后，滴加2～3滴酚酞試液，用0.100mol•L^-1鹽酸滴定，重復上述操作2～3次；
實驗二：制取水合肼．（實驗裝置如圖2所示）
控制反應溫度，將分液漏斗中溶液緩慢滴入三頸燒瓶中，充分反應．加熱蒸餾三頸燒瓶內的溶液，收集108～114℃餾分．
（已知：N₂H₄•H₂O+2NaClO═N₂↑+3H₂O+2NaCl）
（4）分液漏斗中的溶液是B（填標號）．
A．CO（NH₂）₂溶液
B．NaOH和NaClO混合溶液
選擇的理由是如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應生成的水合肼會被次氯酸鈉氧化．
實驗三：測定餾分中肼含量．
稱取餾分5.000g，加入適量NaHCO₃固體，加水配成250mL溶液，移出25.00mL，用0.1000mol•L^-1的I₂溶液滴定．滴定過程中，溶液的pH保持在6.5左右．
（已知：N₂H₄•H₂O+2I₂═N₂↑+4HI+H₂O）
（5）滴定過程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，原因是NaHCO₃會與滴定過程中產生的HI反應．
（6）實驗測得消耗I₂溶液的平均值為18.00mL，餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數為9%．

Answer 1

分析 （1）配制一定質量分數的溶液時，具體步驟是計算、稱量、溶解，NaOH固體時需要放在燒杯中稱，量取水時需要量筒，溶解時需要燒杯、玻璃棒；
（2）氯氣通入到盛有NaOH的錐形瓶中與NaOH發(fā)生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（3）中和滴定測定混合溶液的NaOH的濃度時，需要排除溶液里的NaClO的干擾，可通過加入還原性的過氧化氫，其氧化產物是氧氣，沒有向溶液里引入新雜質，而不選用FeCl₂溶液的原因是其氧化產物Fe³⁺會消耗NaOH生成Fe（OH）₃沉淀，再選擇指示劑進行中和滴定就可以了；
（4）依據制取水合肼（N₂H₄•H₂O）的反應原理為：CO（NH₂）+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl，結合反應產物和反應物分析判斷；水合肼（N₂H₄•H₂O）具有還原性，易被次氯酸鈉氧化；
（5）NaHCO₃能通過與碘化氫的反應控制溶液的pH在6.5左右；
（6）結合反應定量關系計算得到餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數．

解答 解：（1）配制一定質量分數的溶液時，溶解時需要燒杯、玻璃棒，故答案為：BD；
（2）錐形瓶中氯氣和NaOH反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，故答案為：Cl₂+2NaOH=NaClO+NaCl+H₂O；
（3）中和滴定測定混合溶液中NaOH的濃度時，需要排除溶液里的NaClO的干擾，可通過加入還原性的H₂O₂除去NaClO，然后滴加酚酞指示劑，再用標準的鹽酸滴定測出NaOH溶液的濃度，故答案為：取一定量錐形瓶內混合溶液，加入適量的H₂O₂溶液后，滴加2～3滴酚酞試液，用 0.100mol•L^-1鹽酸滴定，重復上述操作2～3次；
（4）反應CO（NH₂）+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl中，水合肼（N₂H₄•H₂O）作還原劑，具有還原性，易被次氯酸鈉氧化，故答案為：A；如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應生成的水合肼會被次氯酸鈉氧化；
（5）NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，是因為碳酸氫鈉和碘化氫反應，故答案為：NaHCO₃會與滴定過程中產生的HI反應；
（6）結合反應定量關系計算得到餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數，
N₂H₂•H₂O+2I₂=N₂+4HI+H₂O
1         2
n       0.1000mol/L×0.018L
n=0.0009mol
250ml溶液中含有的物質的量=0.0009mol×$\frac{250}{25}$=0.009mol
水合肼（N₂H₂•H₂O）的質量分數=$\frac{0.009×50g/mol}{5.00g}$×100%=9.0%
故答案為：9%．

點評 本題考查了物質制備和性質的實驗分析和驗證方法應用，主要是過程分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．