Question

【題目】制備N2H4·H2O（水合肼）和無水Na2SO3主要實驗流程如下：

已知：① 氯氣與燒堿溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)；

② N2H4·H2O有強還原性，能與NaClO劇烈反應(yīng)生成N2。

⑴從流程分析，本流程所用的主要有機原料為_______________（寫名稱）。

⑵步驟Ⅰ制備NaClO溶液時，若溫度為41℃，測得產(chǎn)物中除NaClO外還含有NaClO3，且兩者物質(zhì)的量之比為5∶1，該反應(yīng)的離子方程式為____________________。

⑶實驗中，為使步驟Ⅰ中反應(yīng)溫度不高于40 ℃，除減緩Cl2的通入速率外，還可采取的措施是_________________。

⑷步驟Ⅱ合成N2H4·H2O（沸點約118 ℃）的裝置如圖。NaClO堿性溶液與尿素[CO（NH2）2]（沸點196.6℃）水溶液在40℃以下反應(yīng)一段時間后，再迅速升溫至110℃繼續(xù)反應(yīng)。

① 使用冷凝管的目的是_________________。

② 滴液漏斗內(nèi)的試劑是_______；

將滴液漏斗內(nèi)的液體放入三頸燒瓶內(nèi)的操作是______________________________；

③ 寫出流程中生成水合肼反應(yīng)的化學(xué)方程式________________________________。

⑸ 步驟Ⅳ制備無水Na2SO3（水溶液中H2SO3、HSO3－、SO32－隨pH的分布如圖所示）。

① 邊攪拌邊向Na2CO3溶液中通入SO2制備NaHSO3溶液。實驗中確定停止通SO2的pH值為____（取近似整數(shù)值，下同）；

②用制得的NaHSO3溶液再制Na2SO3溶液的pH應(yīng)控制在________。

Answer 1

【答案】尿素 8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O 冰水浴冷卻 通過冷凝回流，減少水合肼的揮發(fā)，提高水合肼的產(chǎn)率 NaClO堿性溶液 打開滴液漏斗的活塞，旋轉(zhuǎn)旋塞使漏斗內(nèi)的液體緩緩流下 NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3 4 10

【解析】

由實驗流程可知，氯氣和氫氧化鈉溶液的反應(yīng)生成NaClO，為避免生成NaClO3，應(yīng)控制溫度在40℃以下，生成的NaClO與尿素反應(yīng)生成N2H4H2O和Na2CO3，可用蒸餾的方法分離出N2H4H2O，副產(chǎn)品Na2CO3溶液中通入二氧化硫，可制得Na2SO3，結(jié)合對應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)以及題給信息分析解答。

⑴根據(jù)流程圖，本流程所用的主要有機原料為尿素，故答案為：尿素；

(2)若溫度為41℃，測得產(chǎn)物中除NaClO外還含有NaClO3，且兩者物質(zhì)的量之比為5∶1，同時還生成NaCl，根據(jù)得失電子守恒，ClO-∶ClO3- ∶Cl- 物質(zhì)的量之比為5∶1∶10，反應(yīng)的離子方程式為8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O，故答案為：8Cl2 + 16OH- = 5ClO-+ ClO3- + 10Cl- + 8H2O；

⑶氯氣與燒堿溶液的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，實驗中，為使步驟Ⅰ中反應(yīng)溫度不高于40 ℃，除減緩Cl2的通入速率外，避免反應(yīng)過于劇烈，放出大量的熱而導(dǎo)致溫度升高，還可以用冰水浴冷卻，故答案為：冰水浴冷卻；

(4)①為避免N2H4H2O的揮發(fā)，使用冷凝管，起到冷凝回流，減少水合肼的揮發(fā)，提高水合肼的產(chǎn)率，故答案為：通過冷凝回流，減少水合肼的揮發(fā)，提高水合肼的產(chǎn)率；

②為了避免N2H4H2O與 NaClO劇烈反應(yīng)生成N2，實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是NaClO堿性溶液；將滴液漏斗內(nèi)的液體放入三頸燒瓶內(nèi)的操作是打開滴液漏斗的活塞，旋轉(zhuǎn)旋塞使漏斗內(nèi)的液體緩緩流下，故答案為：NaClO堿性溶液；打開滴液漏斗的活塞，旋轉(zhuǎn)旋塞使漏斗內(nèi)的液體緩緩流下；

③ 根據(jù)流程圖，NaClO 和CO(NH2)2 在NaOH溶液中反應(yīng)生成水合肼和碳酸鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3，故答案為：NaClO + CO(NH2)2 +2NaOH＝ NaCl + N2H4 ·H2O + Na2CO3；

(5)用Na2CO3制備無水Na2SO3，在Na2CO3溶液中通入過量的二氧化硫生成NaHSO3，然后在NaHSO3溶液中加入NaOH溶液可生成Na2SO3。

①由圖像可知，溶液pH約為4時，可完全反應(yīng)生成NaHSO3，此時可停止通入二氧化硫，故答案為：4；

②由圖像可知pH約為10時，可完全反應(yīng)生成Na2SO3，故答案為：10。