化学：竞赛辅导试题集 - 联胺和叠氮酸

②写出含N等四种元素组成的既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应的常见物质的化学式：无机物 有机物

（5）按照下面的反应方程式，在水溶液中N2H5+将Fe3+还原为 Fe2+离子：N2H5+＋4Fe3+→4Fe2+＋Y＋??作为N2H5+离子的氧化产物Y可能是

A NH4 B N2 C N2O D NO2

xx

+

．发射航天器的火箭可用肼作燃料。肼又叫联氨，其分子式为N2H4。肼为无色可燃性液体，熔点275K，

沸点386.5K，古典的Rasching法制备肼是以次氯酸钠和足量的氨反应获得肼的稀溶液。经分析该法得到的稀溶液中含有氯离子。肼是一种清洁的能源物质。1g肼燃烧时放出19kJ的热量（通常状况下测定），生成物为N2和H2O。

（1）写出肼的电子式 ，结构式 ；

（2）古典Rasching法制备耕的化学方程式 。

（3）运送飞船的火箭推进器中盛有液态的肼和液态的双氧水（通常状况下），它们充分混合燃烧反应的热化学方程式为： 。

xxi．（1）肼是发射卫星常用的高能燃料。化学上用拉席希法制备肼，它是将NaClO和NH3按物质的量1︰2混合，反应刚好生成NaCl、肼和水。

①肼的化学式为 ，其结构简式为 。

②肼能否象氨一样和水生成化合物？若能生成水合物，试写出反应的化学方程式。若不能生成水合物，试说明理由。

（2）我国发射的“长二捆”火箭的燃料主要是由肼的衍生物偏二甲肼和氧化剂N2O4组成的。已知偏二甲肼的式量为60，其中含碳40%，含氢13.33%，其余是氮。若偏二甲肼结构中有一个氮原子不与氢原子相连，则其结构简式为 。火箭点火燃烧后生成氮气、二氧化碳和水，同时放出大量的热，并产生强大的推力。该反应的化学方程式为 。

（3）哥伦比亚号航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料。加热铝粉使其氧化并放出大量热量，可促使混合物中的另一种燃料分解。Mmol高氯酸铵分解时除产生2mmol水蒸气和mmol氧气外，其它组成元素均以单质形式放出，因而产生巨大的推动力。试写出其中涉及的化学方程式：① ，② 。据此反应原理知，1mol高氯酸胺分解所产生的气体有 mol。

xxii

．（1）新型离子化合物[HC60]＋[CB11H6Cl6]－是一种功能材料。它可以用超酸H(CB11H6Cl6)和C60反

应，使C60得到质子来制取。该反应类型跟中学化学课本中的一个化学反应类似，课本中的这个反应是 （写一个化学方程式）。

（2）离子型叠氯化物可以制成轿车的“安全气囊”。叠氮离子N3经由氨基钠（NaNH2）与NO3在一

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定条件下合成，同时有氮的最低价化合物生成。写出反应的离子方程式：

（3）叠氨酸（HN3）分子中共用电子对和孤电子对的数目分别为5和3，据此写出叠氮酸分子可能的结构简式： 。

C组

xxiii

．N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，后两者摩尔比为3︰2，写出反应方程

式 。

xxiv．

叠氮酸的化学式是 ，它是 酸，其相应的盐称为 ，叠氮酸根离子的构型

为 。

xxv．HN3称为叠氮酸，N3是类卤离子。

（1）N3－与 分子互为等电子体，写出N3－的空间构型和结构式 指出N原子的氧化数，杂化方式和成键方式。

（2）比较HN3与HX（卤化氢）的酸性，热稳定性及还原性的大小 （3）HN3与银盐作用，可得一种不溶于水的白色固体，该固体加热时，会发生爆炸。写出反应方程式：

（4）在盐酸介质中，金属Cu与HN3（l）组成原电池，正极有气泡产生；一段时间后电流减弱，在负极周围滴入几滴浓盐酸后又使电流增大，写出原电池的电极反应和滴入浓盐酸后的反应。

xxvi

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．在加热某酸时可分解生成两种气态单质的混合物，其体积比为1︰3，该酸的一种盐亦可转变成

气态单质的混合物，其体积比为1︰1，试回答；

（1）指出该酸是什么组成？

（2）指出该盐是什么组成？并简述推断过程。

xxvii

．N2H4称为肼或联氨，N2H4和NH3的关系有如H2O2和H2O的关系：

（1）N2H4是几元碱，比较N2H4和NH3的碱性、还原性及热稳定性的大小；

（2）指出N2H4中N原子的杂化方式，已知该分子具有极性，最多会有几个原子共一个平面； （3）25℃时水溶液中肼与强酸反应结合一个质子的平衡常数为3.0×10－8。求N2H4的碱式电离常数Kb及其共轭酸的酸式电离常数Ka；

（4）写出H2SO4介质中N2H4与高锰酸钾反应的化学方程式； （5）写出碱性介质中N2H4在原电池正极上所发生的电极反应方程式。

xxviii．含氮化合物广泛用于工业，如肥料和炸药。无色晶体状化合物A（含6.67%的氢）在隔绝空气条件下引爆，仅得到B和C。B和C都是单质，在通常状态下是气态，是用于合成含氮肥料的最重要的试剂。晶体A溶于浓盐酸后，该溶液中加入金属D（通常用于实验室中从多种气体中除去痕量氧）。D极易溶解在该溶液中并释放出气体B。向如此制备的混合物中加入过量的热的无水乙醇，最终缓慢生成一种红

色针状沉淀E（含28.21%的D和含47.23%的Cl）。将其在空气中放置，使之转化成蓝色晶状粉末F（含 37.28%D和 41.6%的Cl）。

给出字母A～F所代表的化合物，并写出所涉及的反应。

xxix．含氮化合物广泛用于工业，如肥料和炸药。现有两种无色晶体状离子化合物X、Y，在隔绝空气条件下引爆，都得到气体单质A和B，且气体B的百分含量分别是6.71%和26.46%。

（1）写出A、B、X、Y的化学式；

（2）画出X、Y的电子式。

（3）确定化合物X、Y中A原子的杂化类型。

xxx．车祸严重危害了司乘人员的生命安全，为了降低车祸给司乘人员所带来的损害，有人利用化学反应在小汽车前排设计了一气袋。气袋由固体化合物A＋B＋C组成，在汽车受到撞击的一刹那，由于剧烈碰撞，导致气袋里发生化学反应，气袋迅速膨胀，随及弹出，从而保护司乘人员的头颈不致于撞到钢架、挡风玻璃，该气袋已挽救了成千上万人的生命。

化合物A为白色固体，通常情况下相对稳定，碰撞时剧烈分解，产生熔融状态的D与气体E。D常温下为固体，性质十分活跃，直接与O2作用生成F，F为黄色粉末，可用做高空飞行或潜水时的供氧剂。气体E十分稳定，但可与金属锂作用生成白色固体G，G强烈水解，生成易溶于水的化合物H与气体I，H与气体I的水溶液均为碱性。

化合物B为钾盐，无色晶体，易溶于水，其溶解度随温度升高急剧增大。B加热时易分解，生成固体J与气体K，气体K可使带有余烬的火柴复燃。

化合物C为氧化物，无色、坚硬、不溶于水，在自然界中以原子型晶体存在，能与HF气体作用生成L与气体氟化物M。

（1）判断A、B、C为何种化合物？

（2）分析A、B两种盐阴离子杂化方式及成键情况，并画出示意图。 （3）写出剧烈碰撞后，气袋中所发生的化学反应。 （4）固体C在气袋里起到什么作用？

xxxi．（1）叠氮离子N3经由氨基钠与NO3离子或N2O在一定温度下合成，试写出这些反应的离子方程式（产物中有氨放出）；

（2）N3－离子中N的氧化数为多少？其中氮原子采取何种杂化类型？写出两种与N3－离子是等电子体的物种；

（3）HN3（叠氮酸）有哪些可能的共振结构？标明每个共振结构中所有原子的形式电荷。讨论HN3

分子中三个氮原子之间键长的长短；

（4）离子型叠氮化物是不稳定的，但它可以在室温下进行操作，可以作为机动车的“空气袋”，为什

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么？

（5）氮气的大规模制备是通过分馏液态空气来实现。随着氮气的大量使用，仍然促使人们建立某种比空气液化和分馏法成本更低的制备工艺。请你设计在室温下由空气分离氮气和氧气的装置（以图表示，加上必要的说明）。