Question

3．肼是重要的化工原料．某探究小組利用下列反應制取水合肼（N₂H₄•H₂O）．CO（NH₂）+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl
實驗一：制備NaClO溶液
（1）將氯氣通入到盛有NaOH的錐形瓶中，錐形瓶中發生反應的離子方程式是Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
實驗二：制取水合肼（實驗裝置如圖所示）控制反應溫度，將分液漏斗中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+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl）
（2）分液漏斗中的溶液是A（填標號A或B）；
A．NaOH和NaClO混合溶液
B．CO（NH₂）₂溶液
選擇的理由是如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應生成的水合肼會被次氯酸鈉氧化；
實驗三：測定餾分中肼含量
水合肼具有還原性，可以生成氮氣．測定水合肼的質量分數可采用下列步驟：
a．稱取餾分5.000g，加入適量NaHCO₃固體，經稀釋、轉移、定容等步驟，配制250mL溶液．
b．移取25.00mL于錐形瓶中，加入10mL水，搖勻．
c．用0.2000mol/L碘溶液滴定至溶液出現微黃色且半分鐘內不消失，滴定過程中，溶液的pH保持在6.5左右．記錄消耗碘的標準液的體積．
d．進一步操作與數據處理
（3）水合肼與碘溶液反應的化學方程式N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O；滴定過程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，原因是生成的HI與NaHCO₃反應
（4）滴定時，碘的標準溶液盛放在酸式　滴定管中（選填：“酸式”或“堿式”）；若本次滴定消耗碘的標準溶液為18.00mL，餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數為18.0%（保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）氯氣通入到盛有NaOH的錐形瓶中發生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（2）由N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl，可知水合肼（N₂H₄•H₂O）具有還原性，易被次氯酸鈉氧化；
（3）水合肼與碘溶液反應發生氧化還原反應，生成氮氣、碘化氫和水；NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，是因為碳酸氫鈉和碘化氫反應；
（4）碘水具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡膠；根據方程式計算水合肼的物質的量，進而計算其質量分數．

解答 解：（1）氯氣通入到盛有NaOH的錐形瓶中發生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水，反應的離子方程式為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（2）由N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl，可知水合肼（N₂H₄•H₂O）具有還原性，如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應生成的水合肼會被次氯酸鈉氧化，故分液漏斗中的溶液是NaOH和NaClO混合溶液，
故答案為：A；如果次氯酸鈉溶液裝在燒瓶中，反應生成的水合肼會被次氯酸鈉氧化；
（3）水合肼與碘溶液反應發生氧化還原反應，生成氮氣、碘化氫和水，反應的化學方程式為：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O；NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，是因為碳酸氫鈉和碘化氫反應；
故答案為：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O；生成的HI與NaHCO₃反應；
（4）碘單質具有氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡膠，則碘水應裝在酸式滴定管中；
N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O；
1        2
n     0.2000mol/L×0.018L
n=0.0018mol
250ml溶液中含有的物質的量=0.0018mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.018mol，
水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數=$\frac{0.018mol×50g/mol}{5.00g}$×100%=18.0%
故答案為：酸式；18.0%．

點評 本題考查了物質制備和性質的實驗、滴定應用等，注意度基礎知識的理解與靈活應用，題目難度中等．