Question

11．氨和聯(lián)氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用．聯(lián)氨（又稱肼，N₂H₄或H₂N-NH₂，無色液體）是一種應(yīng)用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料．回答下列問題：
（1）聯(lián)氨分子的電子式為，其中氮的化合價為-2；
（2）實(shí)驗(yàn)室中可用次氯酸鈉溶液與氨反應(yīng)制備聯(lián)氨，該反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl．
（3）①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（g）△H₁
②ON₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
④N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=-1038.6kJ•mol-1
上述反應(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁，聯(lián)氨和N₂O₄可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)榉磻?yīng)放熱量大，產(chǎn)生大量氣體．
（4）聯(lián)氨可用作火箭燃料，燃燒時發(fā)生的反應(yīng)是N₂O₄（l）+2N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.6kJ•mol-1，若該反應(yīng)中有4molN-H鍵斷裂，則反應(yīng)放出的熱量為519.3kJ．

Answer 1

分析 （1）N₂H₄是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子間形成一個共價鍵形成的共價化合物，計算化合價；
（2）次氯酸鈉與氨氣反應(yīng)生成N₂H₄，反應(yīng)中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，設(shè)Cl元素在還原產(chǎn)物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成；
（3）依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④；聯(lián)氨和N₂O₄可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)榉磻?yīng)放熱量大，產(chǎn)生大量氣體；
（4）若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則消耗1molN₂H₄（l），據(jù)N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1038.6kJ•mol-1計算反應(yīng)放出的熱量．

解答 解：（1）聯(lián)氨的分子式為N₂H₄，是氮原子和氫原子形成四個共價鍵，氮原子和氮原子之間形成一個共價鍵形成的共價化合物，電子式為：，其中氫元素化合價為+1價，根據(jù)化合物中元素化合價代數(shù)和為0，則氮元素化合價為-2價，
故答案為：；-2；
（2）NH₃中氮元素化合價為-3價，N₂H₄中氮元素化合價為-2價，次氯酸鈉與氨氣反應(yīng)生成N₂H₄，反應(yīng)中N元素化合價升高，NH₃為還原劑，則NaClO為氧化劑，反應(yīng)中還原劑與氧化劑的物質(zhì)的量之比為2：1，設(shè)Cl元素在還原產(chǎn)物中化合價為a，則2×[（-2）-（-3）]=1×（1-a），解得a=-1，故還原生成NaCl，由元素守恒可知有水生成，反應(yīng)方程式為：NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl，
故答案為：NaClO+2NH₃═N₂H₄+H₂O+NaCl；
（3）①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依據(jù)熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁，根據(jù)反應(yīng)④N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=-1038.6kJ•mol^-1可知，聯(lián)氨和N₂O₄反應(yīng)放出大量熱且產(chǎn)生大量氣體，因此可作為火箭推進(jìn)劑，
故答案為：2△H₃-2△H₂-△H₁；反應(yīng)放熱量大，產(chǎn)生大量氣體；
（4）若該反應(yīng)中有4mol N-H鍵斷裂，則消耗1molN₂H₄（l），反應(yīng)放出的熱量為$\frac{1}{2}$×1038.6kJ=519.3kJ，
故答案為：519.3．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及電子式的書寫、焓變與物質(zhì)的量的關(guān)系、氧化還原反應(yīng)化學(xué)方程式的書寫等，題目難度中等，注意蓋斯定律計算的熟練應(yīng)用．