Question

【題目】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。

根據(jù)題意完成下列計算：

(1)聯(lián)氨用亞硝酸氧化生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977，計算確定該氫化物的分子式___________。該氫化物受撞擊則完全分解為氮氣和氫氣。4.30 g該氫化物受撞擊后產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為___________L。

(2)聯(lián)氨和四氧化二氮可用作火箭推進劑，聯(lián)氨是燃料，四氧化二氮作氧化劑，反應(yīng)產(chǎn)物是氮氣和水。

由聯(lián)氨和四氧化二氮組成的火箭推進劑完全反應(yīng)生成72.0 kg水，計算推進劑中聯(lián)氨的質(zhì)量___________。

(3)氨的水溶液可用于吸收NO與NO2混合氣體，反應(yīng)方程式為6NO+ 4NH3＝5N2+6H2O，6NO2+ 8NH3＝7N2+12H2O；NO與NO2混合氣體180 mol被8.90×103g氨水(質(zhì)量分數(shù)0.300)完全吸收，產(chǎn)生156 mol氮氣。吸收后氨水密度為0.980 g/cm3。計算：①該混合氣體中NO與NO2的體積比____________。②吸收后氨水的物質(zhì)的量濃度_______________(答案保留1位小數(shù))。

(4)氨和二氧化碳反應(yīng)可生成尿素CO(NH2)2。尿素在一定條件下會失去氨而縮合，如兩分子尿素失去一分子氨形成二聚物：

+NH3

已知常壓下120 mol CO(NH2)2在熔融狀態(tài)發(fā)生縮合反應(yīng)，失去80 mol NH3，生成二聚物(C2H5N3O2)和三聚物。測得縮合產(chǎn)物中二聚物的物質(zhì)的量分數(shù)為0.60，推算縮合產(chǎn)物中各縮合物的物質(zhì)的量之比__________。

Answer 1

【答案】HN3 4.48 64 kg 9:1 2.4 mol/L 3:1:1

【解析】

(1)利用氫化物的相對分子質(zhì)量直接求出組成該氫化物兩種元素的原子數(shù)，而后求得分子式；N原子數(shù)==3，H原子數(shù)==1，故分子式為HN3．因為該氫化物分解生成兩種氣體都是雙原子分子，根據(jù)N原子、H原子守恒可求得混合氣體體積；

(2)依題意知N2H4被氧化生成H2O，根據(jù)氫元素守恒可求得N2H4質(zhì)量；

(3)①根據(jù)N原子守恒可求得參加反應(yīng)的氨的物質(zhì)的量，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可求得NO與NO2的物質(zhì)的量；

②根據(jù)質(zhì)量守恒可求得反應(yīng)后溶液質(zhì)量，進而求得溶液的體積和溶液的濃度；

(4) 三聚物有兩種情況，一種為鏈狀縮合時每生成一個三聚物同時生成2個氨氣，一種為環(huán)狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據(jù)質(zhì)量守恒計算。

(1)氫化物的相對分子質(zhì)量為43.0，其中氮原子的質(zhì)量分數(shù)為0.977，則氫原子的質(zhì)量分數(shù)為0.023，則n(N)：n(H)=：=3：1，所以最簡式為HN3，設(shè)化學(xué)式為(HN3)n，有(1+14×3)n=43，n=1，所以分子式為HN3，4.30g該氫化物的物質(zhì)的量為n==0.1mol，根據(jù)反應(yīng)2HN3═H2+3N2，共產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.1mol×2=0.2mol，體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(2)反應(yīng)的方程式為：2N2H4+N2O4═3N2+4H2O，生成72.0kg水時，n(H2O)==4000mol，則消耗的n(N2H4)=2000mol，聯(lián)氨的質(zhì)量為2000mol×32g/mol=64000g，即64kg；

(3)①根據(jù)N原子守恒可求得參加反應(yīng)的氨的物質(zhì)的量：n(NH3)+180mol=156mol×2，n(NH3)=132mol；根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒可求得NO與NO2的物質(zhì)的量，設(shè)為NO的物質(zhì)的量x，NO2的物質(zhì)的量為(180mol-x)，132mol×3=xmol×2+(180-x)mol×4，x=162mol，(180mol-x)=18mol，則NO與NO2體積比為162：18=9：1；

②根據(jù)質(zhì)量守恒可求得反應(yīng)后溶液質(zhì)量=8.90×103g+162mol×30gmol-1+18mol×46gmol-1-156mol×28gmol-1=10220g，其溶液體積為=10428cm3=10428mL=10.428L，反應(yīng)后溶液中剩余溶質(zhì)氨的物質(zhì)的量是-132mol=25.058mol，則吸收后氨水的物質(zhì)的量濃度為=2.4 molL-1；

(4)三聚物有兩種情況，一種為鏈狀縮合時每生成一個三聚物同時生成2個氨氣，一種為環(huán)狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據(jù)二聚物物質(zhì)的量分數(shù)為0.6，則三聚物的物質(zhì)的量分數(shù)為0.4，設(shè)二聚物的物質(zhì)的量為x，鏈狀三聚物的物質(zhì)的量為y，環(huán)狀三聚物的物質(zhì)的量為z，則有2x+3y+3z=120，x+2y+3z=80，x:(y+z)=3:2，解之得x=30mol，y=10mol，z=10mol，縮合產(chǎn)物中各縮合物的物質(zhì)的量之比為3:1:1。