Question

3．某二元化合物甲有刺鼻氣味，極易被水和酸吸收，是一類重要的火箭燃料．將3.20g甲加熱至完全分解，得到一種常見的氣體單質(zhì)和4.48L的H₂（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況）；已知甲分子內(nèi)各原子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)．工業(yè)上用尿素[CO（NH₂）₂]投料到按一定比例混合的NaClO與NaOH混合溶液中反應(yīng)可制得甲，同時得到副產(chǎn)品碳酸鈉等物質(zhì)．
（1）寫出甲的分子式N₂H₄．
（2）適量氯氣通入NaOH溶液中可以得到上述混合溶液，寫出該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O．
（3）工業(yè)上常用甲使鍋爐內(nèi)壁的鐵銹轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)較致密的磁性氧化鐵（Fe₃O₄），以減慢鍋爐內(nèi)壁的銹蝕．其化學(xué)方程式為N₂H₄+6Fe₂O₃=N₂↑+4Fe₃O₄+2H₂O．
（4）已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
①甲與新制Cu（OH）₂之間能發(fā)生反應(yīng)，從氧化還原反應(yīng)的角度說明其合理性N₂H₄中N元素為-2價，處于較低價態(tài)具有還原性，而Cu（OH）₂中Cu元素為+2價，處于最高價態(tài)，具有氧化性；．
②甲與新制Cu（OH）₂充分反應(yīng)，有紅色固體乙生成，寫出乙的成分Cu或Cu、Cu₂O或Cu₂O（寫出所有可能），請設(shè)計實驗方案檢驗乙的成分取紅色固體乙ag，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱量的bg沉淀，通過a、b的數(shù)量關(guān)系判斷即可，若a=b，固體乙的成分是Cu；若$\frac{64a}{144}$=b，固體乙的成分是Cu₂O，若$\frac{64a}{144}$＜b＜a，固體乙的成分是Cu和Cu₂O．

Answer 1

分析 甲加熱至完全分解，得到一種常見的氣體單質(zhì)和4.48L的H₂（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則甲中含有H元素，工業(yè)上用尿素[CO（NH₂）₂]投料到按一定比例混合的NaClO與NaOH混合溶液中反應(yīng)可制得甲，同時得到副產(chǎn)品碳酸鈉等物質(zhì)，根據(jù)元素守恒可知甲中含有N元素，綜上可知，甲中含有N和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，則m（H）=0.2mol×2×1g/mol=0.4g，則3.20g甲中含有m（N）=3.20g-0.4g=2.8g，n（N）=$\frac{2.8g}{14g/mol}$=0.2mol，所以n（N）：n（H）=0.2mol：0.4mol=1：2，甲分子內(nèi)各原子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知甲為N₂H₄．

解答 解：甲加熱至完全分解，得到一種常見的氣體單質(zhì)和4.48L的H₂（已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況），則甲中含有H元素，工業(yè)上用尿素[CO（NH₂）₂]投料到按一定比例混合的NaClO與NaOH混合溶液中反應(yīng)可制得甲，同時得到副產(chǎn)品碳酸鈉等物質(zhì)，根據(jù)元素守恒可知甲中含有N元素，綜上可知，甲中含有N和H兩種元素，n（H₂）=$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，則m（H）=0.2mol×2×1g/mol=0.4g，則3.20g甲中含有m（N）=3.20g-0.4g=2.8g，n（N）=$\frac{2.8g}{14g/mol}$=0.2mol，所以n（N）：n（H）=0.2mol：0.4mol=1：2，甲分子內(nèi)各原子均達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可知甲為N₂H₄．
（1）甲的分子式為：N₂H₄，故答案為：N₂H₄；
（2）適量氯氣通入NaOH溶液中可以得到上述混合溶液，該反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O，
故答案為：Cl₂+2OH^-=ClO^-+Cl^-+H₂O；
（3）工業(yè)上常用甲使鍋爐內(nèi)壁的鐵銹轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)較致密的磁性氧化鐵（Fe₃O₄），以減慢鍋爐內(nèi)壁的銹蝕，F(xiàn)e元素化合價降低，則N元素被氧化生成氮氣，其化學(xué)方程式為：N₂H₄+6Fe₂O₃=N₂↑+4Fe₃O₄+2H₂O，
故答案為：N₂H₄+6Fe₂O₃=N₂↑+4Fe₃O₄+2H₂O；
（4）已知：Cu₂O+2H⁺═Cu+Cu²⁺+H₂O．
①N₂H₄中N元素為-2價，處于較低價態(tài)具有還原性，而Cu（OH）₂中Cu元素為+2價，處于最高價態(tài)，具有氧化性，甲與新制Cu（OH）₂之間能發(fā)生反應(yīng)，
故答案為：N₂H₄中N元素為-2價，處于較低價態(tài)具有還原性，而Cu（OH）₂中Cu元素為+2價，處于最高價態(tài)，具有氧化性；
②甲與新制Cu（OH）₂充分反應(yīng)，有紅色固體乙生成，乙的成分可能為：Cu或Cu、Cu₂O或Cu₂O，
取紅色固體乙ag，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱量的bg沉淀，通過a、b的數(shù)量關(guān)系判斷即可，若a=b，固體乙的成分是Cu；若$\frac{64a}{144}$=b，固體乙的成分是Cu₂O，若$\frac{64a}{144}$＜b＜a，固體乙的成分是Cu和Cu₂O，
故答案為：Cu或Cu、Cu₂O或Cu₂O；取紅色固體乙ag，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥、稱量的bg沉淀，通過a、b的數(shù)量關(guān)系判斷即可，若a=b，固體乙的成分是Cu；若$\frac{64a}{144}$=b，固體乙的成分是Cu₂O，若$\frac{64a}{144}$＜b＜a，固體乙的成分是Cu和Cu₂O．

點評 本題考查無機物的推斷、氧化還原反應(yīng)、實驗方案設(shè)計，屬于計算型推斷，側(cè)重考查學(xué)生分析計算能力、知識的遷移應(yīng)用，題目難度中等．