Question

发射航天火箭常用氮的氢化物肼（N₂H₄）作燃料。试回答下列有关问题：

（1）写出N₂的电子式             

（2）液态NH₃类似H₂O，也能微弱电离且产生电子数相同的两种离子，则液态NH₃电离方程式为_________________________________。

（3）25℃时，0.1 mol·L^－1 NH₄NO₃溶液中水的电离程度­­­­­­­­­­­________________ （填“大于”、“等于“或“小于”）0.1 mol·L^－l NaOH溶液中水的电离程度。若将0.1mol·L^－1NaOH和0.2mol·L^－1 NH₄NO₃两溶液等体积混合，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为________________。

（4）在结构上N₂H₄和NH₃的关系有如H₂O₂和H₂O的关系。N₂H₄能发生下列反应：

N₂H₄+H₃O⁺==N₂H₅^＋+H₂O           N₂H₄+H₂ON₂H₅^＋+OH^－

N₂H₅^＋+H₂ON₂H₆^2＋+OH^－        N₂H₅^＋+ H₂ON₂H₄+H₃O⁺

据此可得出的结论是______________________。

A．肼水解显酸性                     B．肼在水中电离出H⁺离子

C．肼是二元弱碱                     D．肼是二元弱酸

（5）发射火箭时肼（N₂H₄）为燃料，双氧水作氧化剂，两者反应生成氮气和气态水。已知3.2gN₂H₄(l)在上述反应中放出64.22kJ的热量，写出该反应的热化学方程式

________                            。

因此肼可以作为火箭推进剂。根据该反应，你认为是否可以通过改变反应条件，由N₂和水来制取N₂H₄，若能，指出可能的反应条件；若不能，请指出原因。

                                                                       。

Answer 1

（1）

（2）2NH₃NH₄^＋+NH₂^－

（3）大于；[NO₃^－]>[NH₄^＋]>[Na⁺]>[OH^－] >[H^＋] 

（4）C

（5）N₂H₄(l)+2H₂O₂(l)＝N₂(g)+4H₂O(g)；△H＝－642.2 kJ·mol^－1，

不能；由于该反应放出大量的热，其逆反应需要吸收大量的热，即逆反应的△H是很大的正值，且由N₂和水蒸气生成肼和双氧水是熵减小的，因此反应：N₂(g)+4H₂O(g)＝N₂H₄(l)+2H₂O₂(l)的△H－T△S总是大于零，说明该反应不能自发进行，故不能用N₂和水来制取N₂H₄。

解析:

（1）N₂的电子式为：

（2）由于液态NH₃类似H₂O，故可由水的电离：2H₂OH₃O^＋+OH^－写出液态NH₃电离方程式：2NH₃NH₄^＋+NH₂^－。

（3）NH₄^＋水解，促进水的电离，NaOH溶液中OH^－抑制水的电离，故：0.1mol·L^－1 NH₄NO₃溶液中水的电离程度大于0.1mol·L^－lNaOH溶液中水的电离程度。将0.1mol·L^－1NaOH和0.2mol·L^－1 NH₄NO₃两溶液等体积混合后得等物质的量NH₄NO₃、NaNO₃和NH₃·H₂O，所得溶液中离子浓度由大到小的顺序为[NO₃^－]>[NH₄^＋]>[Na⁺]>[OH^－] >[H^＋]。

（4）由信息知肼水解显弱性，肼在水中电离出OH^－离子，且为肼是二元弱碱。

（5）3.2gN₂H₄(l)为0.1 mol，在上述反应中放出64.22kJ的热量，该反应的热化学方程式N₂H₄(l)+2H₂O₂(l)＝N₂(g)+4H₂O(g)；△H＝－642.2 kJ·mol^－1。

不能通过改变反应条件由N₂和水来制取N₂H₄，原因是：由于该反应放出大量的热，其逆反应需要吸收大量的热，即逆反应的△H是很大的正值，且由N₂和水蒸气生成肼和双氧水是熵减小的，因此反应：N₂(g)+4H₂O(g)＝N₂H₄(l)+2H₂O₂(l)的△H－T△S总是大于零，说明该反应不能自发进行，故不能用N₂和水来制取N₂H₄。