Question

(14分)肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N₂H₄·H₂O)。

CO(NH₂)＋2NaOH＋NaClO = Na₂CO₃＋N₂H₄·H₂O＋NaCl

实验一：制备NaClO溶液

（1）将氯气通入到盛有NaOH的锥形瓶中，锥形瓶中发生反应的离子方程式是                     ；

实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)

控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108~114 ℃馏分。(已知：N₂H₄·H₂O＋2NaClO ＝ N₂↑＋3H₂O＋2NaCl)

（2）分液漏斗中的溶液是            (填标号A或B)；

A．NaOH和NaClO混合溶液

B．CO (NH₂) ₂溶液

选择的理由是                                  ；

实验三：测定馏分中肼含量

水合肼具有还原性，可以生成氮气。测定水合肼的质量分数可采用下列步骤：

a．称取馏分5.000 g，加入适量NaHCO₃固体，经稀释、转移、定容等步骤，配制250 mL溶液。

b．移取25. 00 mL于锥形瓶中，加入10 mL水，摇匀．

c．用0.2000 mol/L碘溶液滴定至溶液出现微黄色且半分钟内不消失，滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。记录消耗碘的标准液的体积。

d．进一步操作与数据处理

（3）水合肼与碘溶液反应的化学方程式                        ；滴定过程中，NaHCO₃能控制溶液的pH在6.5左右，原因是                 ；

（4）滴定时，碘的标准溶液盛放在             滴定管中(选填：“酸式”或“碱式”) ；若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00 mL，馏分中水合肼(N₂H₄·H₂O)的质量分数为        (保留三位有效数字)；

（5）为获得更可靠的滴定结果，步骤d中进一步操作主要是：                 。

Answer

(14分)

（1）Cl2＋ 2OH— ＝ ClO—＋Cl—＋H2O

（2）A 如果次氯酸钠溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化

（3）N2H4·H2O＋2I2 = N2↑＋ 4HI＋H2O 生成的HI与NaHCO3 反应

（4）酸式 18.0%或0.180

（5）重复步骤b和c 2～3次，依据测得的结果，取平均值。

【解析】

试题分析：（1）氯气与NaOH溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，所以锥形瓶中发生反应的离子方程式是Cl2＋ 2OH— ＝ ClO—＋Cl—＋H2O；

（2）由于水合肼易被次氯酸钠氧化，因此如果次氯酸钠溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化，所以分液漏斗中的溶液是NaOH和NaClO混合溶液，选A，选择的理由是如果次氯酸钠溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化。

（3）碘具有氧化性，能氧化水合肼生成氮气，反应的化学方程式为N2H4·H2O＋2I2 = N2↑＋ 4HI＋H2O；生成的氢碘酸是强酸，能与NaHCO3溶液反应，从而可以控制溶液的pH值。

（4）碘水显酸性，因此滴定时，碘的标准溶液盛放在酸式滴定管中；消耗碘的物质的量是0.2000 mol/L ×0.018 L＝0.0036 mol，则水合肼的物质的量是0.0018 mol，质量是0.0018 mol×50 g/mol＝0.09 g，则馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为0.09×10÷5.000×100%=18.0%；

（5）为获得更可靠的滴定结果，步骤d中进一步操作主要是重复步骤b和c 2～3次，依据测得的结果，取平均值。

考点：考查氯气的化学性质，物质制备实验方案设计与探究等知识。