Question

20．水合肼（N₂H₄．H₂O）是无色、有强还原性的液体，实验室制备水合肼的原理为：CO（NH₂）₂+2NaOH+NaClO=Na₂CO₃+N₂H₄•H₂O+NaCl．据此，某学生设计了下列实验．
【制备NaClO溶液】实验装置如图甲所示（部分夹持装置已省略）
已知：3NaClO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NaCl+NaClO₃

（1）配制30%NaOH溶液时，所需玻璃仪器除量筒外还有BD（填字母）．
A．容量瓶    B．烧杯    C．移液管    D．玻璃棒
（2）装置Ⅰ中发生的离子反应方程式是MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；Ⅱ中玻璃管a的作用为平衡压强；为了提高NaClO的产率，需对I中产生的Cl₂进行净化，所用试剂是饱和食盐水；Ⅱ中用冰水浴控制温度在30℃以下，其主要目的防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠，影响水合肼的产率
【制取水合肼】实验装置如图乙所示
（3）仪器A的名称为三颈烧瓶；反应过程中，如果分液漏斗中溶液的滴速过快，部分N₂H₄•H₂O参与A中反应并产生大量氮气，产品产率因此降低，请
写出降低产率的相关化学反应方程式N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；充分反应后，加热蒸馏A内的溶液即可得到水合肼的粗产品．
【测定肼的含量】
（4）称取馏分0.3000g，加水配成20.0mL溶液，在一定条件下，用0.1500mol•L^-1  的I₂溶液滴定．
已知：N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4Hl+H₂O．
①滴定时，可以选用的指示剂为淀粉溶液；
②实验测得消耗I₂溶液的平均值为20.00mL，馏分中N₂H₄．H₂O的质量分数为25%．

Answer 1

分析 【制备NaClO溶液】装置Ⅰ：二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气，制取的氯气中含有氯化氢，装置Ⅱ中玻璃管a的作用为平衡压强，氯气与氢氧化钠反应制备NaClO，Ⅱ中用冰水浴控制温度在30℃以下，防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠，装置Ⅲ进行尾气处理．
（1）根据配制一定质量分数的溶液的步骤选用仪器；
（2）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水；Ⅱ中玻璃管a的作用平衡压强，制取的氯气中含有氯化氢，为了提高NaClO的产率，需对I中产生的Cl₂进行净化，用饱和的食盐水除去氯化氢，由已知信息可知，在反应极易发生副反应，Ⅱ中用冰水浴控制温度在30℃以下，所以这样做的目的是减少副反应的发生，提高水合肼的产率；
【制取水合肼】
（3）根据仪器A的特征以及常用仪器的名称分析解答；N₂H₄•H₂O具有强还原性，容易被过量的NaClO氧化；
【测定肼的含量】
（4）①碘溶液遇淀粉变蓝色，肼反应完全，再滴入碘的标准溶液后，溶液变蓝色；
②根据方程式N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O计算．

解答 解：（1）配制30%NaOH溶液时，用天平称量质量，在烧杯中加水溶解，并用玻璃棒搅拌，需要玻璃仪器有：烧杯、玻璃棒，
故答案为：BD；
（2）二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气与水，反应离子方程式为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O，发生堵塞时，Ⅱ中压强增大，Ⅱ中长玻璃管中液面上升，形成水柱，可观察装置是否堵塞，作安全瓶，能平衡压强，氯气难溶于饱和食盐水，但HCl极易溶于水，可用饱和食盐水除去氯气中少量的氯化氢气体，由于温度升高时，次氯酸钠容易发生自身的氧化还原反应生成氯酸钠和氯化钠，所以冰水浴温度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠，
故答案为：MnO₂+4H⁺+2Cl^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn²⁺+Cl₂↑+2H₂O；平衡压强；饱和食盐水；防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠，影响水合肼的产率；
（3）仪器A具有三个口特征的烧瓶，为三颈烧瓶，N₂H₄•H₂O具有强还原性，容易被过量的NaClO氧化，会发生反应：N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl，
故答案为：三颈烧瓶；N₂H₄•H₂O+2NaClO=N₂↑+3H₂O+2NaCl；
（4）①碘的标准溶液与肼反应完全，再滴入碘的标准溶液后，遇淀粉变蓝色，实验滴定终点的现象为：溶液出现蓝色且半分钟内不消失，所以选择淀粉为指示剂，
故答案为：淀粉溶液；
②设馏分中水合肼（N₂H₄•H₂O）的质量分数为a，则：
N₂H₄•H₂O+2I₂=N₂↑+4HI+H₂O
50g           2mol
0.3000g×a     0.020L×0.15mol/L
所以50g：0.3000g×a=2mol：0.020L×0.15mol/L，解得：a=25%，
故答案为：25%．

点评 本题考查物质制备实验、物质含量测定，题目难度中等，明确实验目的为解答关键，较好地考查了学生对实验原理的理解、知识迁移应用．