Question

2．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）₂+2NaOH+NaClO═Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl
實驗一：制備NaClO溶液
（1）將氯氣通入到盛有NaOH溶液的錐形瓶中，錐形瓶中發(fā)生反應的離子方程式為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，將分液漏斗中的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）儀器X的名稱是（直形）冷凝管；分液漏斗中的溶液是A（填“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：測定餾分中水合肼的質量分數
水合肼具有還原性，被氧化生成氮氣．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溶液于錐形瓶中，加入10mL水，搖勻．
c．用0.2000mol•L^-1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．記錄消耗碘的標準溶液的體積．
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為N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O；測定過程中，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（填“酸式”或“堿式”）滴定管中；若三次滴定消耗碘的標準溶液的平均體積為18.00mL，則餾分中水合肼（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(fā)生反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
（2）根據裝置圖可知儀器X的名稱；依據制取水合肼（N₂H₄•H₂O）的反應原理為：CO（NH₂）+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl，結合反應產物和反應物分析判斷；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(fā)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）碘單質具有氧化性，選擇酸式滴定管盛裝進行實驗；結合反應定量關系計算得到餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數；

解答 解：（1）氯氣通入到盛有NaOH的錐形瓶中發(fā)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）根據裝置圖可知儀器X的名稱為 （直形）冷凝管；依據制取水合肼（N₂H₄•H₂O）的反應原理為：CO（NH₂）+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl，結合反應產物和反應物分析判斷，分液漏斗中的溶液是NaOH和NaClO混合溶液；水合肼（N₂H₄•H₂O）具有還原性，易被次氯酸鈉氧化，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；
故答案為：（直形）冷凝管；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(fā)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，選擇酸式滴定管盛裝進行實驗；結合反應定量關系計算得到餾分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的質量分數，
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×$\frac{250}{25}$=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分析和驗證方法應用，主要是過程分析判斷，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．