Question

【題目】氨和聯(lián)氨(N2H4)是氮的兩種常見化合物，在科學技術和生產中有重要的應用。

根據題意完成下列計算：

(1)聯(lián)氨用亞硝酸氧化生成氮的另一種氫化物，該氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數(shù)為0.977，計算確定該氫化物的分子式___________。該氫化物受撞擊則完全分解為氮氣和氫氣。4.30 g該氫化物受撞擊后產生的氣體在標準狀況下的體積為___________L。

(2)聯(lián)氨和四氧化二氮可用作火箭推進劑，聯(lián)氨是燃料，四氧化二氮作氧化劑，反應產物是氮氣和水。

由聯(lián)氨和四氧化二氮組成的火箭推進劑完全反應生成72.0 kg水，計算推進劑中聯(lián)氨的質量___________。

(3)氨的水溶液可用于吸收NO與NO2混合氣體，反應方程式為6NO+ 4NH3＝5N2+6H2O，6NO2+ 8NH3＝7N2+12H2O；NO與NO2混合氣體180 mol被8.90×103g氨水(質量分數(shù)0.300)完全吸收，產生156 mol氮氣。吸收后氨水密度為0.980 g/cm3。計算：①該混合氣體中NO與NO2的體積比____________。②吸收后氨水的物質的量濃度_______________(答案保留1位小數(shù))。

(4)氨和二氧化碳反應可生成尿素CO(NH2)2。尿素在一定條件下會失去氨而縮合，如兩分子尿素失去一分子氨形成二聚物：

+NH3

已知常壓下120 mol CO(NH2)2在熔融狀態(tài)發(fā)生縮合反應，失去80 mol NH3，生成二聚物(C2H5N3O2)和三聚物。測得縮合產物中二聚物的物質的量分數(shù)為0.60，推算縮合產物中各縮合物的物質的量之比__________。

Answer 1

【答案】HN3 4.48 64 kg 9:1 2.4 mol/L 3:1:1

【解析】

(1)利用氫化物的相對分子質量直接求出組成該氫化物兩種元素的原子數(shù)，而后求得分子式；N原子數(shù)==3，H原子數(shù)==1，故分子式為HN3．因為該氫化物分解生成兩種氣體都是雙原子分子，根據N原子、H原子守恒可求得混合氣體體積；

(2)依題意知N2H4被氧化生成H2O，根據氫元素守恒可求得N2H4質量；

(3)①根據N原子守恒可求得參加反應的氨的物質的量，根據氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO2的物質的量；

②根據質量守恒可求得反應后溶液質量，進而求得溶液的體積和溶液的濃度；

(4) 三聚物有兩種情況，一種為鏈狀縮合時每生成一個三聚物同時生成2個氨氣，一種為環(huán)狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據質量守恒計算。

(1)氫化物的相對分子質量為43.0，其中氮原子的質量分數(shù)為0.977，則氫原子的質量分數(shù)為0.023，則n(N)：n(H)=：=3：1，所以最簡式為HN3，設化學式為(HN3)n，有(1+14×3)n=43，n=1，所以分子式為HN3，4.30g該氫化物的物質的量為n==0.1mol，根據反應2HN3═H2+3N2，共產生氣體的物質的量為0.1mol×2=0.2mol，體積為0.2mol×22.4L/mol=4.48L；

(2)反應的方程式為：2N2H4+N2O4═3N2+4H2O，生成72.0kg水時，n(H2O)==4000mol，則消耗的n(N2H4)=2000mol，聯(lián)氨的質量為2000mol×32g/mol=64000g，即64kg；

(3)①根據N原子守恒可求得參加反應的氨的物質的量：n(NH3)+180mol=156mol×2，n(NH3)=132mol；根據氧化還原反應中得失電子守恒可求得NO與NO2的物質的量，設為NO的物質的量x，NO2的物質的量為(180mol-x)，132mol×3=xmol×2+(180-x)mol×4，x=162mol，(180mol-x)=18mol，則NO與NO2體積比為162：18=9：1；

②根據質量守恒可求得反應后溶液質量=8.90×103g+162mol×30gmol-1+18mol×46gmol-1-156mol×28gmol-1=10220g，其溶液體積為=10428cm3=10428mL=10.428L，反應后溶液中剩余溶質氨的物質的量是-132mol=25.058mol，則吸收后氨水的物質的量濃度為=2.4 molL-1；

(4)三聚物有兩種情況，一種為鏈狀縮合時每生成一個三聚物同時生成2個氨氣，一種為環(huán)狀縮合時每生成一個三聚物同時生成3個氨氣，根據二聚物物質的量分數(shù)為0.6，則三聚物的物質的量分數(shù)為0.4，設二聚物的物質的量為x，鏈狀三聚物的物質的量為y，環(huán)狀三聚物的物質的量為z，則有2x+3y+3z=120，x+2y+3z=80，x:(y+z)=3:2，解之得x=30mol，y=10mol，z=10mol，縮合產物中各縮合物的物質的量之比為3:1:1。