Question

肼（N₂H₄）廣泛用于火箭推進劑、有機合成及電池燃料．度回答下列問題
（1）聯(lián)氨的工業(yè)生產(chǎn)常用氨和次氯酸鈉為原料獲得，也可在高錳酸鉀催化下，尿素和次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液反應(yīng)獲得，尿素法反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

 

．
（2）直接肼燃料電池原理如右圖所示，通入N₂H₄的極為電池的

 

極．
（3）火箭常用N₂O₄作氧化劑，肼作燃料，已知：
N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ?mol^-1，
N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1
試寫出氣態(tài)肼在氣態(tài)四氧化二氮中燃燒生成氮氣和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式：

 

．
（4）肼的水合物（水合肼，N₂H₄?2H₂O）是一種強還原劑，某文獻報道用Fe-Al復(fù)合催化劑催化水合肼可選擇性還原對氯硝基苯制備對氯苯胺，某次實驗部分記錄如下：

請分別從實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組合出最佳條件依次為

 

（選用序號①②③④⑤）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)物與生成物來書寫化學(xué)反應(yīng)方程式；
（2）利用N元素的化合價變化及負極發(fā)生氧化反應(yīng)來分析；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ?mol^-1，
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律可知，②×2-③-①得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）；
（4）用Fe-Al復(fù)合催化劑催化水合肼可選擇性還原對氯硝基苯制備對氯苯胺，實驗I中④的時間最少，實驗Ⅱ中④的時間最少，實驗Ⅲ中轉(zhuǎn)化率最大．

解答：解：（1）尿素和次氯酸鈉-氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成肼、碳酸鈉、氯化鈉、水，該化學(xué)反應(yīng)方程式為CO（NH₂）₂+NaClO+2NaOH=N₂H₄+Na₂CO₃+NaCl+2H₂O，
故答案為：CO（NH₂）₂+NaClO+2NaOH=N₂H₄+Na₂CO₃+NaCl+2H₂O；
（2）由原電池可知，肼中N元素的化合價升高，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，則肼為負極，故答案為：負極；
（3）①N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=-67.7kJ?mol^-1，
②N₂H₄（g）+O₂（g）=N₂（g）+2H₂O（g）△H=-534.0kJ?mol^-1
③2NO₂（g）?N₂O₄（g）△H=-52.7kJ?mol^-1，
利用蓋斯定律可知，②×2-③-①得2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=△H₂×2-△H₁-△H₃=-947.6 kJ?mol^-1，
故答案為：2N₂H₄（g）+N₂O₄（g）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H=-947.6 kJ?mol^-1；
（4）用Fe-Al復(fù)合催化劑催化水合肼可選擇性還原對氯硝基苯制備對氯苯胺，由實驗數(shù)據(jù)可知實驗I中④的時間最少，實驗Ⅱ中④的時間最少，實驗Ⅲ中轉(zhuǎn)化率最大，則最佳條件為
④④③，故答案為：④④③．

點評：本題為綜合題，涉及化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫、蓋斯定律計算反應(yīng)熱及熱化學(xué)方程式的書寫、原電池、影響反應(yīng)速率及平衡的因素，注重學(xué)生知識的遷移能力的考查，題目難度中等．