Question

【題目】水合肼(N2H4·H2O)是無色、有強(qiáng)還原性的液體，實(shí)驗(yàn)室制各水合肼的原理為：CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl 據(jù)此，某學(xué)生設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。

步驟1：制備NaC1O溶液。已知：3NaC1ONaC1+NaC1O3

(1)用燒堿固體配制30％NaOH溶液時(shí)，所需玻璃儀器除量筒外還有_______(填字母)。

A．容量瓶 B．燒杯 C．移液管 D．玻璃棒

(2)裝置A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________；若裝置C中出現(xiàn)堵塞，玻璃管a中的現(xiàn)象為_______________；B中用冰水浴控制溫度在30℃以下，其主要目的是______________。

步驟2：制取水合肼。

控制反應(yīng)溫度，將分液漏斗中的溶液緩慢滴入三頸燒瓶中，充分反應(yīng)。加熱蒸餾三頸燒瓶內(nèi)的溶液，收集108~114℃餾分。(已知：N2H4·H2O+2NaC1O=N2↑+3H2O+2NaC1)。

(3)分液漏斗中的溶液是___________(填“A”或“B”)；

A．NaOH和NaC1O混合溶液 B．CO(NH2)2溶液

步驟3：肼的性質(zhì)分析與測定。

(4)水合肼與氨水性質(zhì)相似，屬于二元弱堿。水合肼與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的正鹽化學(xué)式為_______________。

(5)水合肼具有還原性，被氧化生成氮?dú)�。稱取餾分0.3000g，加水配成加20.00mL溶液，一定條件下用0.1500 mol/L的I2溶液滴定。

①水合肼與碘溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________；

②實(shí)驗(yàn)測得消耗I2溶液的平均值為20.00mL，餾分中N2H4·H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________。(保留三位有效數(shù)字)

Answer 1

【答案】BD MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2↑+2H2O 液面上升 防止NaClO分解為NaCl和NaClO3，影響水合肼的產(chǎn)率 A N2H6Cl2 N2H4·H2O＋2I2＝N2↑＋4HI＋H2O 25.0%

【解析】

裝置A：二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣，制取的氯氣中含有氯化氫，裝置B中玻璃管a的作用為平衡壓強(qiáng)，氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)制備NaClO，Ⅱ中用冰水浴控制溫度在30℃以下，防止NaClO(歧化)分解為氯酸鈉和氯化鈉，裝置C進(jìn)行尾氣處理。

(1)根據(jù)配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的溶液的步驟選用儀器；

(2)B中氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)制備NaClO；B中玻璃管a的作用平衡壓強(qiáng)，制取的氯氣中含有氯化氫，為了提高NaClO的產(chǎn)率，需對(duì)A中產(chǎn)生的Cl2進(jìn)行凈化，由已知信息可知，在反應(yīng)極易發(fā)生副反應(yīng)，B中用冰水浴控制溫度在30℃以下，這樣做的目的是減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率；

(3) N2H4H2O具有強(qiáng)還原性，容易被過量的NaClO氧化確定儀器A中試劑；

(4)模擬NH3與HCl反應(yīng)產(chǎn)生的鹽書寫水合肼與HCl反應(yīng)產(chǎn)生的鹽的化學(xué)式；

(5) ①利用電子守恒、原子守恒結(jié)合題意，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；

②根據(jù)①方程式進(jìn)行計(jì)算。

(1)配制30%NaOH溶液時(shí)，用天平稱量質(zhì)量，在燒杯中加水溶解，并用玻璃棒攪拌，需要玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒，合理選項(xiàng)為BD；

(2)裝置A中濃鹽酸與MnO2混合加熱制取氯氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；若C中發(fā)生堵塞時(shí)，B中氣體壓強(qiáng)增大，B中液體進(jìn)入長玻璃管中，使長玻璃管中液面上升，形成水柱；若溫度升高時(shí)，次氯酸鈉容易發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)生成氯酸鈉和氯化鈉，導(dǎo)致物質(zhì)不純，所以冰水浴溫度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO(歧化)分解為氯酸鈉和氯化鈉，影響水合肼的產(chǎn)率；

(3)在三頸燒瓶發(fā)生反應(yīng)：CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl ，N2H4H2O具有強(qiáng)還原性，容易被過量的NaClO氧化，所以分液漏斗中盛有NaOH+NaC1O；

(4)水合肼屬于二元弱堿。水合肼與鹽酸產(chǎn)生的鹽為N2H6Cl2；

(5)①水合肼具有還原性，其被I2氧化的方程式為N2H4·H2O＋2I2＝N2↑＋4HI＋H2O

②設(shè)餾分中水合肼(N2H4H2O)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a，則根據(jù)反應(yīng)方程式：

N2H4H2O + 2I2 = N2↑ + 4HI + H2O

50g 2mol

0.3000g×a 0.020L×0.15mol/L

50g：0.3000g×a=2mol：0.020L×0.15mol/L，解得：a=25%。