【題目】當(dāng)氨分子中的三個氫原子依次被其它原子或基團(tuán)取代時,所形成的化合物叫做氨的衍生物。主要有N2H4()HN3(疊氮化氫,溶于水稱為疊氮酸)、NH2OH(羥胺)。水合肼(N2H4·H2O)是制備疊氮化鈉(NaN3)的原料,而疊氮化鈉又是汽車安全氣囊最理想的氣體發(fā)生劑的原料。下面是工業(yè)水合肼法制備疊氮化鈉的工藝流程。

資料:①水合肼有毒且不穩(wěn)定,具有強(qiáng)還原性和強(qiáng)堿性;

②有關(guān)物質(zhì)的物理性質(zhì)如下表:

物質(zhì)

甲醇

水合肼

亞硝酸甲酯

疊氮化鈉

熔點(diǎn)()

-97

-40

-17

275(410℃:易分解)

沸點(diǎn)()

64.7

118.5

-12

回答下列問題:

I.合成水合肼。實(shí)驗(yàn)室合成水合肼裝置如下圖所示,NaClO堿性溶液與尿素CO(NH2)2水溶液在400C以下反應(yīng)一段時間后,再迅速升溫至1100℃繼續(xù)反應(yīng)可以制得水合肼。

(1)實(shí)驗(yàn)中通過滴液漏斗向三頸瓶中緩慢滴加NaClO堿性溶液,不能反向滴加的原因是______________;制取N2H4H2O的離子方程式為_______________________。

II.制備疊氮化鈉。實(shí)驗(yàn)室可利用下圖中所示的裝置及藥品制備疊氮化鈉。

(2)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫度在20℃左右反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率最高,因此可釆取的措施是_______________;流程中蒸餾A溶液時,裝置中旋塞K1K2、K3的開關(guān)情況是_______________________。

②寫出該方法制備疊氮化鈉的化學(xué)方程式:________________________。

(3)流程中由B溶液獲得疊氮化鈉產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)步驟為____________________,減壓過濾,晶體用乙醇洗滌23次后,干燥。

(4)化工生產(chǎn)中,多余的疊氮化鈉常使用次氯酸鈉溶液處理,在酸性條件下,二者反應(yīng)可生成無毒的氣體。若處理6.5gNaN3,理論上需加入0.5molLNaClO溶液_____________mL

III.羥胺(NH2OH)是一種還原劑,可以通過下列過程得到:乙烯和N2O4氣體混合后,光照,發(fā)生加成反應(yīng),得到化合物A。A結(jié)構(gòu)對稱,所有相同元素的原子化學(xué)環(huán)境相同。A在某濃度的硫酸溶液中回餾,可得到化合物B,同時得到COCO2組成的混合氣體(相對氫氣密度為18)。經(jīng)分析,B為不含碳元素的硫酸鹽,其硫和氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.51%58.54%。若將A換成CH3CH2NO2進(jìn)行類似的反應(yīng),也能得到B,但沒有氣體放出。B在液氨中即得到NH2OH

(5)NH2OH具有弱堿性,可與酸反應(yīng)生成鹽,該鹽陽離子的電子式為_______________。

(6)寫出A→B的化學(xué)方程式________________________。

【答案】防止過量的NaClO溶液氧化水合肼 ClO+CO(NH2)2+2OH=Cl+N2H4H2O+CO32 20℃冷水浴或緩慢通入氣體等 關(guān)閉K1、K2,打開K3 CH3ONO+N2H4H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O 蒸發(fā)結(jié)晶 100 CH2NO2CH2NO2+H2SO4→CO+CO2+(NH3OH)2SO4

【解析】

實(shí)驗(yàn)室合成水合肼裝置如下圖所示,NaClO堿性溶液與尿素CO(NH2)2水溶液在400℃以下反應(yīng)一段時間后,再迅速升溫至1100℃繼續(xù)反應(yīng)可以制得水合肼,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為:ClO+CO(NH2)2+2OH=Cl+N2H4H2O+CO32;NaNO2溶液與CH3OH在硫酸作用下發(fā)生反應(yīng)2CH3OH+2NaNO2+H2SO4()=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O生成亞硝酸甲酯(CH3ONO),亞硝酸甲酯(CH3ONO)與氫氧化鈉水合肼混合液反應(yīng)生成甲醇和疊氮化鈉,反應(yīng)方程式為:CH3ONO+N2H4H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O;結(jié)合甲醇和疊氮化鈉的熔沸點(diǎn)不同,利用蒸餾的方法分離出甲醇和疊氮化鈉,則B溶液為疊氮化鈉溶液,最后進(jìn)行結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥獲得產(chǎn)品疊氮化鈉,據(jù)此分析解答I、II。

III.乙烯和N2O4氣體混合后,光照,發(fā)生加成反應(yīng)生成A,A的結(jié)構(gòu)對稱,所有相同元素的原子化學(xué)環(huán)境相同,則發(fā)生反應(yīng)為:CH2=CH2+ N2O4→CH2NO2CH2NO2,得到化合物ACH2NO2-CH2NO2;A在某濃度的硫酸溶液中回餾,可得到化合物B,同時得到COCO2組成的混合氣體(相對氫氣密度為18),則混合和氣體的平均相對分子質(zhì)量為18×2=36,利用十字相乘法,,則,經(jīng)分析,B為不含碳元素的硫酸鹽,其硫和氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.51%58.54%,設(shè)B中含有S原子個數(shù)為x,O原子個數(shù)為y B的摩爾質(zhì)量為M,則×100%=19.51%×100%=58.54%,兩式相除可得:=,即B中含有1S原子時,O原子為6,硫酸根中硫與氧的原子個數(shù)比為14,說明陽離子結(jié)構(gòu)中含有氧, B的相對分子質(zhì)量M==164,因?yàn)?/span>NH2OH具有弱堿性,可結(jié)合H+得到NH3OH+,則B應(yīng)為(NH3OH)2SO4(NH3OH)2SO4在液氨中反應(yīng)得到NH2OHNH4+;若將A換成CH3CH2NO2進(jìn)行類似的反應(yīng),也能得到B,但沒有氣體放出,反應(yīng)方程式為CH3CH2NO2+ H2SO4→(NH3OH)2SO4+C4H6O2,據(jù)此分析解答。

I(1)根據(jù)資料信息,水合肼有毒且不穩(wěn)定,具有強(qiáng)還原性和強(qiáng)堿性,NaClO具有強(qiáng)氧化性,能氧化水合肼,為防止過量的NaClO氧化水合肼,不能反向滴加;NaClOCO(NH2)2在堿性條件下反應(yīng)生成水合肼、氯離子和碳酸根離子,離子方程式ClO+CO(NH2)2+2OH=Cl+N2H4H2O+CO32;

II(2)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)溫度在20℃左右反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率最高,但是該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng),因此可以采取的措施是:20℃冷水浴或緩慢通入氣體等;流程中蒸餾A溶液時,溶液A進(jìn)行蒸餾的合理操作順序是:關(guān)閉K1K2,打開K3

②根據(jù)分析可知,制備疊氮化鈉的化學(xué)方程式:CH3ONO+N2H4H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O

(3)流程中由B溶液獲得疊氮化鈉產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)步驟為蒸發(fā)結(jié)晶,減壓過濾,晶體用乙醇洗滌23次后,干燥;

(4)根據(jù)描述,NaN3應(yīng)該被氧化為無毒的N2,同時ClO被還原為Cl,因此每個NaN3在反應(yīng)中需要失去1個電子,每個ClO在反應(yīng)中可以得到2個電子,二者的物質(zhì)的量之比為2:1 ,則發(fā)生的反應(yīng)為:ClO+2N3-+2H+= Cl+3N2↑+H2O,NaN3的物質(zhì)的量n==0.1mol,則需要ClO的物質(zhì)的量為0.05mol,因此需要次氯酸鈉溶液體積V==0.1L=100mL;

III(5)羥胺(NH2OH)是氨的衍生物,可以看做氨氣中的一個氫原子被羥基取代后形成的物質(zhì),NH2OH具有弱堿性,類比氨氣與HCl生成NH4Cl的反應(yīng),則羥胺(NH2OH)可與酸反應(yīng)生成離子化合物HONH3Cl,則離子化合物NH3OHCl[NH3HO]+Cl-構(gòu)成,該鹽陽離子的電子式為;

(6)由題意,A在某濃度的硫酸溶液中回餾,可得到化合物B,生成的COCO2的物質(zhì)的量之比,反應(yīng)方程式為:CH2NO2CH2NO2+H2SO4→CO+CO2+(NH3OH)2SO4。

練習(xí)冊系列答案
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【題目】(7)某含有一個雙鍵的氣態(tài)烯烴和另一氣態(tài)烷烴的混合氣體,在同溫同壓下其密度是H2132倍。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將448L混合氣體通過足量的溴水,結(jié)果溴水增重336g,求原混合氣體中各烴的體積分?jǐn)?shù)。 (注:此題必須寫出過程,否則不得分)

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【題目】鐵、鉻、錳統(tǒng)稱為黑色金屬,它們的單質(zhì)、合金及其化合物在科研和生產(chǎn)中有著重要用途。

請回答下列問題:

1)基態(tài)鐵原子的價電子軌道表示式為__。鐵、鉻、錳屬于周期表中的___區(qū)元素。

2)基態(tài)鉻原子和基態(tài)錳原子中第一電離能較大的是___(填元素符號),原因?yàn)?/span>___。

3)化學(xué)式為CrC13·6H2O的化合物有三種結(jié)構(gòu),一種呈紫羅蘭色,一種呈暗綠色,一種呈亮綠色,已知Cr3+的配位數(shù)均為6,將它們配制成等體積等濃度的溶液,分別加入足量AgNO3溶液,所得AgC1沉淀的物質(zhì)的量之比為321

①呈暗綠色的配合物內(nèi)界的化學(xué)式為___。

H2O分子的VSEPR模型為___。

4MnF2MnCl2均為離子化合物,MnF2的熔點(diǎn)高于MnCl2熔點(diǎn)的原因?yàn)?/span>___

5)一氧化錳在醫(yī)藥、冶煉上用途廣泛,其立方晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。

①該晶胞中由O2-形成的正八面體空隙數(shù)目為__。

②設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,晶胞中距離最近的兩個O2-之間的距離為apm,則MnO晶體的密度ρ=____g·cm-3。(用含a、NA的代數(shù)式表示)。

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【題目】已知0.1 mol·L1的醋酸溶液中存在電離平衡:CH3COOHCH3COOH,要使溶液中值增大,可以采取的措施是

A.加少量燒堿B.降低溫度C.加少量冰醋酸D.加水

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【題目】某同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究工業(yè)制乙烯的原理和乙烯的主要化學(xué)性質(zhì),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示(已知烴類都不與堿反應(yīng))。請回答下列問題:

(1)工業(yè)制乙烯的實(shí)驗(yàn)原理是烷烴(液態(tài))在催化劑和加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成不飽和烴。例如,石油分餾產(chǎn)物之一的十六烷烴發(fā)生反應(yīng):C16H34C8H18+甲,甲4乙,則甲的分子式為________,乙的結(jié)構(gòu)簡式為____________________________________

(2)B裝置中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能是________,寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:__________,其反應(yīng)類型是________。

(3)C裝置中可觀察到的現(xiàn)象是____________,反應(yīng)類型是________。

(4)查閱資料知,乙烯與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)中裝置_____(填字母)中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判斷該資料是否真實(shí)。為了探究溴與乙烯反應(yīng)是加成反應(yīng)而不是取代反應(yīng),可以測定裝置B中溶液在反應(yīng)前后的酸堿性,簡述其理由: __________________。

(5)通過上述實(shí)驗(yàn)探究,檢驗(yàn)甲烷和乙烯的方法是________(選填字母,下同);除去甲烷中乙烯的方法是________。

A.氣體通入水中 B.氣體通過盛溴水的洗氣瓶

C.氣體通過盛酸性高錳酸鉀溶液的洗氣瓶 D.氣體通過氫氧化鈉溶液

(6)分別燃燒乙烯和甲烷,甲烷火焰明亮而乙烯產(chǎn)生少量黑煙,原因是_________________。

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【題目】尿素在生產(chǎn)生活中應(yīng)用非常廣泛,2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(l)是工業(yè)上合成氮肥尿素的主要方法,在生產(chǎn)條件下,單位時間內(nèi)獲得尿素的產(chǎn)量與壓強(qiáng)及n(NH3)n(CO2)的關(guān)系如圖甲所示。當(dāng)氨碳比n(NH3)n(CO2)=4時,CO2的轉(zhuǎn)化率隨時間的變化關(guān)系如圖乙所示。下列說法不正確的是

A.NH3CO2表示速率,v(NH3)v(CO2)=2:1

B.若開始投料按照n(NH3)n(CO2)21投料,平衡后若壓縮容器的體積,則再次平衡時c(NH3)比壓縮前小

C.A點(diǎn)的逆反應(yīng)速率小于B點(diǎn)的正反應(yīng)速率

D.由圖乙可知NH3的平衡轉(zhuǎn)化率為30

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【題目】有一種瓦斯分析儀(下圖甲)能夠在煤礦巷道中的甲烷達(dá)到一定濃度時,通過傳感器顯示出來。該瓦斯分析儀工作原理類似燃料電池的工作原理,其裝置如下圖乙所示,其中的固體電解質(zhì)是Y2O3-Na2O,O2-可以在其中自由移動。下列有關(guān)敘述正確的的是( )

A. 瓦斯分析儀工作時,電池內(nèi)電路中電子由電極b流向電極a

B. 電極a的反應(yīng)式為:CH4+5O2-―8e=CO32- +2H2O

C. 電極b是正極, O2-由電極a流向電極b

D. 當(dāng)固體電解質(zhì)中有1 mol O2-通過時,電子轉(zhuǎn)移4 mol

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【題目】(1)在反應(yīng)A(g)+3B(g)=2C(g)中,若以物質(zhì)A表示的該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為0.2 mol·L1·min1,則以物質(zhì)B表示此反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率為________mol·L1·min1。

(2)在2 L的密閉容器中,充入2 mol N2和3 mol H2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng),3 s后測得N2為1.9 mol,則以H2的濃度變化表示的反應(yīng)速率為____________________________。

(3)將10 mol A和5 mol B放入容積為10 L的密閉容器中,某溫度下發(fā)生反應(yīng):3A(g)+B(g) 2C(g),在最初2 s內(nèi),消耗A的平均速率為0.06 mol·L1·s1,則在2 s時,容器中有______ mol A,此時C的物質(zhì)的量濃度為________。

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【題目】2.0molPCl31.0molCl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生下述反應(yīng):PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)達(dá)平衡時,PCl50.4mol,如果此時移走1.0molPCl30.50molCl2,在相同溫度下再達(dá)平衡時PCl5的物質(zhì)的量是(

A. 0.4mol

B. 0.2mol

C. 小于0.2mol

D. 大于0.2mol,小于0.4mol

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