Question

11．聯氨（又稱聯肼，N₂H₄，無色液體）是一種應用廣泛的化工原料，可用作火箭燃料，回答下列問題：
（1）聯氨分子的電子式為，其中氮的化合價為-2．
（2）實驗室可用次氯酸鈉溶液與氨反應制備聯氨，反應的離子方程式為ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O_．
（3）①2O₂（g）+N₂（g）=N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）=N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）=2H₂O（g）△H₃
④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄
上述反應熱效應之間的關系式為△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁（用△H₁、△H₂、△H₃表示）．
（4）聯氨為二元弱堿，在水中的電離方程式與氨相似，聯氨第一步電離反應的平衡常數值為8.5×10^-7
（已知：N₂H₄+H⁺?N₂H₅⁺  K=8.5×10⁷；K_w=1.0×10^-14）．聯氨與硫酸形成的酸式鹽的化學式為N₂H₆（HSO₄）₂．

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，元素化合價代數和為0計算化合價；
（2）氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉；
（3）已知：①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依據蓋斯定律計算③×2-②×2-①可得；
（4）聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯氨第一步電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常數K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w，由于是二元堿，因此聯氨與硫酸形成的酸式鹽為N₂H₆（HSO₄）₂．

解答 解：（1）肼的分子式為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，則氮元素化合價為-2價；
故答案為額：；-2；
（2）（2）氨氣被次氯酸鈉溶液氧化生成肼，次氯酸鈉被還原生成氯化鈉，結合原子守恒配平書寫反應的化學方程式為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
故答案為：ClO^-+2NH₃=N₂H₄+Cl^-+H₂O；
（3）已知：①2O₂（g）+N₂（g）═N₂O₄（l）△H₁
②N₂（g）+2H₂（g）═N₂H₄（l）△H₂
③O₂（g）+2H₂（g）═2H₂O（g）△H₃
依據蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④2N₂H₄（l）+N₂O₄（l）═3N₂（g）+4H₂O（g）△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁；
故答案為：△H₄=2△H₃-2△H₂-△H₁；
（4）聯氨為二元弱堿，在水中的電離方式與氨相似．聯氨第一步電離方程式為N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-，平衡常數K_b=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-）}}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$=$\frac{c（{N}_{2}{{H}_{5}}^{+}）•c（O{H}^{-}）}{c（{N}_{2}{H}_{4}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=K×K_w=8.7×10⁷×1.0×10^-14=8.7×10^-7，第二步電離方程式為N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-，因此聯氨與硫酸形成的酸式鹽為N₂H₆（HSO₄）₂；
故答案為：8.5×10^-7；N₂H₆（HSO₄）₂．

點評 本題考查了氮及其化合物性質、物質結構、熱化學方程式和蓋斯定律計算應用、平衡常數的計算方法，題目難度中等．