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【題目】水合肼(N2H4·H2O)是無色、有強還原性的液體,實驗室制各水合肼的原理為:CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl 據此,某學生設計了下列實驗。

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,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)生反應的離子方程式是__________;若裝置C中出現堵塞,玻璃管a中的現象為_______________;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。

控制反應溫度,將分液漏斗中的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+2NaC1O=N2↑+3H2O+2NaC1)。

(3)分液漏斗中的溶液是___________(“A”“B”);

A.NaOHNaC1O混合溶液 B.CO(NH2)2溶液

步驟3:肼的性質分析與測定。

(4)水合肼與氨水性質相似,屬于二元弱堿。水合肼與鹽酸反應產生的正鹽化學式為_______________。

(5)水合肼具有還原性,被氧化生成氮氣。稱取餾分0.3000g,加水配成加20.00mL溶液,一定條件下用0.1500 mol/LI2溶液滴定。

①水合肼與碘溶液反應的化學方程式為_______________________________________;

②實驗測得消耗I2溶液的平均值為20.00mL,餾分中N2H4·H2O的質量分數為__________。(保留三位有效數字)

【答案】BD MnO2+4H++2Cl-=Mn2++Cl2↑+2H2O 液面上升 防止NaClO分解為NaClNaClO3,影響水合肼的產率 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,氯氣與氫氧化鈉反應制備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進行尾氣處理。

(1)根據配制一定質量分數的溶液的步驟選用儀器;

(2)B中氯氣與氫氧化鈉反應制備NaClO;B中玻璃管a的作用平衡壓強,制取的氯氣中含有氯化氫,為了提高NaClO的產率,需對A中產生的Cl2進行凈化,由已知信息可知,在反應極易發(fā)生副反應,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的發(fā)生,提高水合肼的產率;

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

(4)模擬NH3HCl反應產生的鹽書寫水合肼與HCl反應產生的鹽的化學式;

(5) ①利用電子守恒、原子守恒結合題意,寫出反應的化學方程式;

②根據①方程式進行計算。

(1)配制30%NaOH溶液時,用天平稱量質量,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)生反應的離子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;C中發(fā)生堵塞時,B中氣體壓強增大,B中液體進入長玻璃管中,使長玻璃管中液面上升,形成水柱;若溫度升高時,次氯酸鈉容易發(fā)生自身的氧化還原反應生成氯酸鈉和氯化鈉,導致物質不純,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,影響水合肼的產率;

(3)在三頸燒瓶發(fā)生反應:CO(NH2)2+2NaOH+NaC1O=Na2CO3+N2H4·H2O+NaCl ,N2H4H2O具有強還原性,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設餾分中水合肼(N2H4H2O)的質量分數為a,則根據反應方程式

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%。

練習冊系列答案
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