Question

【題目】氮的氫化物種類繁多，其中聯氨（又稱肼，N2H4，無色油狀液體）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） ①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2

③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3

④2 N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol

上述反應熱效應之間的關系式為△H4=____________________，聯氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為_________________________________________。

（3）聯氨是一種常用的還原劑。向裝有少量AgBr的試管中加入聯氨溶液，觀察到的現象是固體逐漸變黑，并且有氣泡產生，寫出該反應的化學方程式__________________。

（4）聯氨還可以用于處理高壓鍋爐水中的氧，防止鍋爐被腐蝕。理論上1kg的聯氨可除去水中溶解的O2_____kg；與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯氨的優點是__________。

Answer 1

【答案】 -2 2ΔH3 - ΔH1 - 2ΔH2 反應放熱量大、產生大量氣體 4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr 1 N2H4的用量少，且不產生其他雜質

【解析】

（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）①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2

③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3

根據熱化學方程式和蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④2N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=-1048.9kJ/mol；

（3）聯胺被銀離子氧化，銀離子被還原生成單質銀，-2價的N元素被氧化為N2；
（4）聯胺被氧化失電子N2H4→N2失4e-，O2→O2-得到4e-，根據得失電子守恒計算；根據鍋爐的質地以及反應產物性質解答。

(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，
因此，本題正確答案是： ；-2；
(2) ①2O2(g)+N2(g)=N2O4(l) △H1

②N2(g)+2H2(g)=N2H4(l) △H2

③O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3

根據熱化學方程式和蓋斯定律計算③×2-②×2-①得到④2N2H4(l) + N2O4(l)= 3N2(g)+ 4H2O(g) △H4=2ΔH3 - ΔH1 - 2ΔH2，

根據反應④可以知道，聯氨和N2O4反應放出大量熱且產生大量氣體，因此可作為火箭推進劑，
因此，本題正確答案是：2ΔH3 - ΔH1 - 2ΔH2；反應放熱量大，產生大量氣體；

(3)聯胺被銀離子氧化，銀離子被還原生成單質銀，-2價的N元素被氧化為N2，反應方程式為：4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr，

因此，本題正確答案是：4AgBr+N2H4 = 4Ag+N2↑+ 4HBr；
(4)聯胺被氧化失電子N2H4→N2失4e-，O2→O2-得到4e-，聯胺和氧氣摩爾質量都是32g/mol，則等質量聯胺和氧氣物質的量相同，理論上1kg的聯氨可除去水中溶解的O21kg；

因為肼的氧化產物是氮氣，不會對鍋爐造成腐蝕，而亞硫酸鈉被氧化產物為硫酸鈉，易生成硫酸鹽沉淀影響鍋爐的安全使用，與使用Na2SO3處理水中溶解的O2相比，聯氨的優點是用量少，不產生其他雜質(反應產物為N2和H2O，而Na2SO3產生Na2SO4，
因此，本題正確答案是：1；N2H4的用量少，且不產生其他雜質。