Question

氨和聯氨（N₂H₄）是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產中有重要的應用．根據題意完成下列計算：
（1）聯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量為43.0，其中氮原子的質量分數為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．4.30g該氫化物受撞擊后產生的氣體在標準狀況下的體積為______L．
（2）聯氨和四氧化二氮可用作火箭推進劑，聯氨是燃料，四氧化二氮作氧化劑，反應產物是氮氣和水．由聯氨和四氧化二氮組成的火箭推進劑完全反應生成72.0kg水，計算推進劑中聯氨的質量．
（3）氨的水溶液可用于吸收NO與NO₂混合氣體，反應方程式為
6NO+4NH₃=5N₂+6H₂O
6NO₂+8NH₃=7N₂+12H₂O
NO與NO₂混合氣體180mol被8.90×10³g氨水（質量分數0.300）完全吸收，產生156mol氮氣．吸收后氨水密度為0.980g/cm³．
計算：①該混合氣體中NO與NO₂的體積比．
②吸收后氨水的物質的量濃度（答案保留1位小數）．
（4）氨和二氧化碳反應可生成尿素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：
已知常壓下120mol CO（NH₂）₂在熔融狀態發生縮合反應，失去80mol NH₃，生成二聚物（C₂H₅N₃O₂）和三聚物．測得縮合產物中二聚物的物質的量分數為0.60，推算縮合產物中各縮合物的物質的量之比．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用氫化物的相對分子質量直接求出組成該氫化物兩種元素的原子數，而后求得分子式．N原子數=43.0×0.977÷14=3，H原子數=43.0×0.023÷1=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，根據氫元素守恒可求得N₂H₄質量
（3）①根據N原子守恒可求得參加反應的氨的物質的量，根據氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO₂的物質的量；
②根據質量守恒可求得反應后溶液質量，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，一種為環狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據質量守恒計算．
解答：解：（1）氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數為0.977，則氫原子的質量分數為0.023，則n（N）：n（H）=：=3：1，所以最簡式為HN₃，
設化學式為（HN₃）_n，有（1+14×3）n=43，n=1，所以分子式為HN₃，
4.30g該氫化物的物質的量為n==0.1mol，根據反應2HN₃═H₂+3N₂，共產生氣體的物質的量為0.1mol×2=0.2mol，體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：HN₃；4.48；
（2）反應的方程式為：2N₂H₄+N₂O₄═3N₂+4H₂O，生成72.0kg水時，n（H₂O）==4000mol，則消耗的n（N₂H₄）=2000mol，聯氨的質量為2000mol×32g/mol=64000g，即64Kg，
答：推進劑中聯氨的質量為64kg；
（3）①根據N原子守恒可求得參加反應的氨的物質的量．
n（NH₃）+180mol=156mol×2，n（NH₃）=132mol．
根據氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO₂的物質的量．
設為NO的物質的量X，NO₂的物質的量為（180mol-X），
132mol×3=Xmol×2+（180-X）mol×4，X=162mol，（180mol-X）=18mol，
NO與NO₂體積比為162：18=9：1．
答：該混合氣體中NO與NO₂的體積比為9：1；
②根據質量守恒可求得反應后溶液質量．
8.90×10³g+162mol×30g?mol^-1+18mol×46gmol^-1-156mol×28g?mol^-1=10220g，
其溶液體積為10220g÷0.980g?cm^-3=10428cm³=10428mL=10.428L，
反應后溶液中剩余溶質氨的物質的量是8.90×10³g×0.300÷17g?mol^-1-132mol=25.058mol，
吸收后氨水的物質的量濃度為25.058mol÷10.428L=2.4 mol?L^-1．
答：吸收后氨水的物質的量濃度為2.4mol/L；
（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，一種為環狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據二聚物物質的量分數為0.6，則三聚物的物質的量分數為0.4，設二聚物的物質的量為x，鏈狀三聚物的物質的量為y，環狀三聚物的物質的量為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，
答：縮合產物中各縮合物的物質的量之比為3：1：1．
點評：本題考查較為綜合，涉及混合物的計算、分子式的確定以及化學方程式的有關計算，題目難度較大，注意從質量守恒的角度分析．