Question

【題目】某高中科研小組模擬工業(yè)尿素法生產(chǎn)肼(N2H4)，具體方法：先將尿素、次氯酸鈉和氫氧化鈉溶液混合，然后在催化劑存在的條件下反應制得肼，利用氮氣吹出混合物中的肼，并用硫酸吸收制備硫酸肼。具體實驗原理圖如下：

已知：①肼極易溶于水，長期暴露在空氣中或短時間受高溫作用會爆炸分解。

②硫酸肼(N2H4·H2SO4)是類似于NH4HSO4的鹽類，白色固體，微溶于冷水，易溶于熱水，不溶于乙醇和二氯乙烷等有機溶劑。

③密度：ρ硫酸肼>ρ二氯乙烷>ρ稀硫酸

(1)盛裝尿素溶液的裝置名稱為_____________________；硫酸肼的水溶液中含有多種陽離子，其中陽離子N2H5+的電子式為________________________。

(2)反應前應先通入一段時間氮氣，其目的為________________________________。

(3)裝置A中發(fā)生反應制備肼的離子方程式為_______________________________。

(4)裝置B中二氯乙烷的作用為__________________________________________；使用冰水浴的作用__________________________________________________。

(5)裝置B反應完全后需經(jīng)過過濾、洗滌、干燥等操作得到硫酸肼，洗滌過程中最好選擇下列那種洗滌劑________________(填字母)。

A．冷水 B．熱水 C．無水乙醇 D．飽和食鹽水

(6)若實驗中所用的NaClO和NaOH混合液中兩溶質(zhì)的濃度均為0.1mol·L1，則此溶液中離子濃度的大小順序為______________________________________。

Answer 1

【答案】三頸燒瓶 趕走裝置中的空氣，避免空氣與肼反應 ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl++H2O 防倒吸，同時使產(chǎn)物硫酸肼脫離反應混合液 利于產(chǎn)物析出，同時降溫防爆炸 C c(Na+)>c(OH)>c(ClO)>c(H+)

【解析】

(1)盛裝尿素溶液的裝置名稱為三頸燒瓶；硫酸肼的水溶液中含有多種陽離子，其中陽離子N2H5+可以認為由N2H4與H+通過配位鍵結合，在N2H4中，每個N原子與兩個H原子形成共價鍵，則兩個N原子間還應形成一對共用電子。

(2)反應前應先通入一段時間氮氣，其目的為排盡裝置內(nèi)的空氣，防止空氣與肼反應。

(3)裝置A中，堿性溶液，ClO在催化劑作用下，將CO(NH2)2氧化為N2H4，自身被還原為Cl，同時生成和H2O。

(4)裝置B中二氯乙烷的作用為防倒吸，同時使產(chǎn)物硫酸肼脫離反應混合液；使用冰水浴的作用是降低產(chǎn)物的溶解度，同時降溫防爆。

(5)裝置B反應完全后需經(jīng)過濾、洗滌、干燥等操作得到硫酸肼，洗滌過程中盡可能減少產(chǎn)品的溶解損失，所以最好選擇無水乙醇。

(6)若實驗中所用的NaClO和NaOH混合液中兩溶質(zhì)的濃度均為0.1mol·L1， c(Na+)=0.1mol·L1，因水解c(ClO)<0.1mol·L1，c(OH)>0.1mol·L1，由此可確定溶液中離子濃度的大小。

(1)盛裝尿素溶液的裝置名稱為三頸燒瓶；N2H5+可以認為由N2H4與H+通過配位鍵結合，在N2H4中，每個N原子與兩個H原子形成共價鍵，則兩個N原子間還應形成一對共用電子,電子式為。答案為：三頸燒瓶；；

(2)反應前應先通入一段時間氮氣，其目的為排盡裝置內(nèi)的空氣，防止空氣與肼反應。答案為：趕走裝置中的空氣，避免空氣與肼反應；

(3)裝置A中，堿性溶液，ClO在催化劑作用下，將CO(NH2)2氧化為N2H4，自身被還原為Cl，同時生成和H2O，反應方程式為ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl++H2O。答案為：ClO+2OH+CO(NH2)2N2H4+Cl++H2O；

(4)裝置B中二氯乙烷的作用為防倒吸，同時使產(chǎn)物硫酸肼脫離反應混合液；使用冰水浴的作用是降低產(chǎn)物的溶解度，同時降溫防爆。答案為：防倒吸，同時使產(chǎn)物硫酸肼脫離反應混合液；利于產(chǎn)物析出，同時降溫防爆炸；

(5)裝置B反應完全后需經(jīng)過濾、洗滌、干燥等操作得到硫酸肼，洗滌過程中盡可能減少產(chǎn)品的溶解損失，所以最好選擇無水乙醇。答案為：C；

(6)若實驗中所用的NaClO和NaOH混合液中兩溶質(zhì)的濃度均為0.1mol·L1，c(Na+)=0.1mol·L1，因水解c(ClO)<0.1mol·L1，c(OH)>0.1mol·L1，由此可確定溶液中離子濃度的關系為：c(Na+)>c(OH)>c(ClO)>c(H+)。答案為：c(Na+)>c(OH)>c(ClO)>c(H+)。