联氨（又称肼，N₂H₄，无色液体）是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

（1）联氨分子的电子式为　　　　，其中氮的化合价为　　　　。

（2）实验室中可用次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨，反应的化学方程式为__________________________________________________________。

（3）①2O₂（g）＋N₂（g）===N₂O₄（l）　　ΔH₁

②N₂（g）＋2H₂（g）===N₂H₄（l）　　ΔH₂

③O₂（g）＋2H₂（g）===2H₂O（g）　　ΔH₃

④2N₂H₄（l）＋N₂O₄（l）===3N₂（g）＋4H₂O（g）

ΔH₄＝－1 048.9 kJ·mol^－1

上述反应热效应之间的关系式为ΔH₄＝　　　　，联氨和N₂O₄可作为火箭推进剂的主要原因为________________________________________________

________________________________________________________________。

（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为　　　　（已知：N₂H₄＋H^＋N₂H的K＝8.7×10⁷；K_w＝1.0×10^－14）。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为____________________________。

（5）联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是_____________________________________________________

______________________________________________________________。

联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀。理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的O₂　　　　kg；与使用Na₂SO₃处理水中溶解的O₂相比，联氨的优点是　　　　。

答案

解析　（1）根据联氨的化学式N₂H₄知，联氨是共价化合物，其电子式为；再依据化合物中各元素的化合价代数和为零，氢元素的化合价为＋1价，则氮元素的化合价为－2价。（2） 次氯酸钠溶液与氨反应制备联氨的反应中，氮元素的化合价由氨分子中的－3价升高到联氨分子中－2价，氯元素的化合价由次氯酸钠中的＋1价降低到－1价，根据化合价升高与降低总数相等和原子守恒配平化学方程式为NaClO＋2NH₃===N₂H₄＋NaCl＋H₂O。（3）对照目标热化学方程式中的反应物和生成物在已知热化学方程式中的位置和化学计量数，利用盖斯定律，将热化学方程式③×2，减去热化学方程式②×2，再减去热化学方程式①，即可得出热化学方程式④，故ΔH₄＝2ΔH₃－2ΔH₂－ΔH₁；联氨具有强还原性，N₂O₄具有强氧化性，两者混合在一起易自发地发生氧化还原反应，反应放热量大，并产生大量的气体，可为火箭提供很大的推进力。（4）联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似，则联氨第一步电离的方程式为N₂H₄＋H₂ON₂H＋OH^－，再根据已知：N₂H₄＋H^＋N₂H的K＝8.7×10⁷及K_w＝1.0×10^－14，故联氨第一步电离平衡常数为K＝＝＝×c（OH^－）·c（H^＋） ＝8.7×10⁷×1.0×10^－14＝8.7×10^－7；联氨为二元弱碱，酸碱发生中和反应生成盐，则联氨与硫酸形成酸式盐的化学式为N₂H₆（HSO₄）₂。（5）联氨是一种常用的还原剂，AgBr具有氧化性，两者发生氧化还原反应生成银，则向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，可观察到固体逐渐变黑，并有气泡产生；联氨可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，发生的反应为N₂H₄＋O₂===N₂＋2H₂O，理论上1 kg的联氨可除去水中溶解的氧气为1 kg÷32 g·mol^－1×32 g·mol^－1＝1 kg；与使用Na₂SO₃处理水中溶解的O₂相比，联氨的优点是N₂H₄的用量少，且不产生其他杂质，N₂H₄还原产物是N₂和H₂O，对环境无污染，而Na₂SO₃的氧化产物为Na₂SO₄。

答案　（1）　－2　 （2）NaClO＋2NH₃===N₂H₄＋NaCl＋H₂O　

（3）2ΔH₃－2ΔH₂－ΔH₁　反应放热量大，产生大量的气体　（4） 8.7×10^－7    

N₂H₆（HSO₄）₂　（5）固体逐渐变黑，并有气泡产生　1　 N₂H₄的用量少，不产生其他杂质（还原产物是N₂和H₂O，而Na₂SO₃的氧化产物为Na₂SO₄）