中学化学竞赛试题-联胺和叠氮酸.docx

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1、中学化学竞赛试题资源库联胺和叠氮酸A组 C联氨（NH2NH2）又称肼，可用来除去高压锅炉中溶解的氧，此反应可表示为：N2H4O2N2H2O，下列叙述正确的是A 联氨分子中只有极性键 B 联氨是离子化合物C 2kg联氨可以除去2kg溶解氧 D 此反应中，联氨既是氧化剂又是还原剂 C已知联氨（H2NNH2）与NH3的性质相似，如：4NH33O2（纯）2N26H2O N2H4O2（空气）N22H2O关于N2H4性质叙述中错误的是A 溶于水溶液呈碱性 B 沸点比NH3高C 还原性比NH3强 D 1mol N2H4可与2mol HCl反应 C氢叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相近。氢叠氮酸盐（NaN3）稳定，

2、但撞击发生爆炸生成氮气。下列有关氢叠氮酸及其盐的说法中不正确的是A 固体HN3属于分子晶体 B HN3的水溶液呈弱酸性C NaN3的水溶液呈酸性 D NaN3可用于汽车防撞保护气囊 B叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相似，下列叙述中错误的是A HN3水溶液中微粒浓度大小顺序为：c(HN3)c(H)c(N3¯)c(OH¯)B HN3与NH3作用生成的叠氮酸铵是共价化合物C NaN3水溶液中离子浓度大小顺序为：c(Na)c(N3¯)c(OH¯)c(H)D N3¯与CO2含相等电子数 N2、N2H54Fe34Fe2N25H在水溶液中N2H5将Fe3还原为F

3、e2：N2H54Fe34Fe2Y，则Y可能是 。该反应的离子方程式为 。（1）28 （2）（3）N2H622OHN2H42H2O氮可以形成多种离子，如N3、N3、NH4、NH2、N2H5、N2H62等。已知N2H5和N2H62是由中性分子结合质子形成的，有类似于NH4的性质。（1）l个N3离子中含有 个电子。（2）形成N2H5离子的中性分子的结构式是 。（3）写出N2H62离子在足量的强碱溶液中共热所发生反应的离子方程式。 (CH3)2 NNH2N2O42O22N22CO24H2O我们发射的“长二捆”火箭的燃料主要是由偏二甲肼(CH3)2NNH2和氧化剂N2O4组成的。火箭点火燃烧后生成氮气、

4、二氧化碳和水，同时放出大量的热，共产生强大的推力。请写出该反应的化学方程式： 。 2N2H4N2O43N24H2O反应后生成很稳定的N2和H2O，且无污染据报道把Apollo送上太空的燃料是N2H4（g），氧化剂是N2O4。写出发射时反应的方程式。为什么用N2H4和N2O4？ （1）NH2 N2H4 碱 N2H42HClN2H6Cl2（2）2价N化合价既可升高，又可降低（3）O2N2H4N22H2O （4）863 A的氧化产物为N2，而亚硫酸钠的氧化产物是硫酸钠是电解质，易在锅炉中形成电化腐蚀第二周期非金属元素的氢化物分子中去掉一个氢原子，将剩余的基团相互连接（相同或不同的基团均可以）能形成一

5、系列新的物质。例如，二个相同的CH3连接成CH3CH3，相个相同的OH连接成H2O2。（1）现将二个相同的_连接成分子，已知1摩尔A能与2摩尔HCl发生中和反应生成正盐，则A分子式是_，A的水溶液呈_（酸、碱、中）性。A与HCl反应生成正盐的方程式可表示为_。（2）A在氧化还原反应中与H2O2相似，既可以作氧化剂，又可作还原剂。试从化合价态分析产生这种情况的原因是_。（3）除去高压锅炉用水中溶解的O2，常用的试剂有A或Na2SO3。请写出A和O2反应生成不活泼气体的化学方程式_。（4）除去等物质的量的O2，所消耗的A和Na2SO3的质量之比为 。和A相比较，Na2SO3会造成锅炉腐蚀的原因是_

6、。 （1）（2）N2H4(l)2H2O2(l)N2(g)4H2O(g)；H1500kJ/mol（3）HCl H2S（写出PH3，SiH4、H2O2、C2H6等合理答案均给分）运载宇宙飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态化合物N2H4。请回答下列问题：（1）化合物N2H4的电子式为_；（2）若8g液态化合物N2H4与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒且不污染环境的气态物质，并放出375kJ的热量。写出该反应的热化学方程式_。（3）任写出两种与N2H4等电子数的氢化物的分子式_、_。 （1）（2）N2H4(l)2H2O2(l)N2(g)4H2O(g)；H641.63kJ/mol。（3）4

7、08.815kJ。（4）该反应的产物是N2和H2O，对环境无污染。肼（化学式为N2H4）也是一种常用的火箭燃料，对应的氧化剂通常是过氧化氢，当它们混合反应时，即产生大量的热。已知0.2mol液态肼与足量的液态双氧水反应，生成氮气和水蒸气，放出128.326kJ的热量。（1）肼的电子式_；（2）该反应的热化学方程式为_；（3）已知H2O（l）H2O（g）；H44kJ，则16g液态肼与液态双氧水生成液态水时放出的热量是_kJ；（4）该反应除产生大量的热量外，还有一个突出的优点是_。 （1） （其他合理答案也可）（2）B（3）N2H4（l）2H2O2（l）N2（g）4H2O（l）；H819.2kJ/

8、mo2003年10月16日“神舟”五号成功发射和安全着陆，我国首次载人航天飞行取得圆满成功，实现了中华民族千年航天梦。在航天工业中，火箭推进剂主要由燃料和氧化剂组成。这类反应不仅要求放出能量高，而且产物必须无污染。（1）将“神五”送上太空的“长征2F”火箭使用的燃料主要是偏二甲肼，其结构可以看作是两个甲基和一个氨基替代了氢分子中的三个氢原子。偏二甲肼的结构简式是_；偏二甲肼的同分异构体有多种，任意写出其中两种的结构简式 。（2）对偏二甲肼结构和性质的推恻正确的有A 偏二甲肼属于无机物 B 偏二甲肼分子中含有离子键C 固态时是分子晶体 D 分子中的所有的N原子和C原子都在同一平面上（3）肼（化学

9、式为N2H4）也是一种常用的火箭燃料，对应的氧化剂通常用过氧化氢。1g液态肼与足量的过氧化氢反应时放出25.6kJ的热量（通常状况下测定）。肼和过氧化氢反应的热化学方程式是 。 （1）（1）H2NN(CH3)2（2）5种：H2C(NH2)CH2NH2、CH3CH(NH2)2、H2NNHC2H5、H3CHNNHCH3，H3CNHCH2NH2（3）A、B（4）A（5）N2O42NO2在航天工业上，火箭推进剂主要由燃料和氧化剂组成，这类反应不仅要求放出能量高，而且产物必须无污染。将“神舟”五号送上太空的“长征2F”火箭使用的燃料主要是偏二甲肼，其结构可以看作是两个甲基和一个氨基替代了氨分子中的三个氢

10、原子。（1）偏二甲肼的结构简式是_；（2）偏二甲肼的同分异构体有_种（不包括本身），任意写出其中两种的结构简式_；（3）对偏二甲肼结构和性质的推测正确的是（ ）A 偏二甲肼具有碱性，可与盐酸反应B 固态时为分子晶体C 偏二甲肼分子中含有离子键D 分子中的所有的氮原子和碳原子都在同一平面上（4）偏二甲肼燃烧时所用的氧化剂是N2O4，燃烧产物只有N2、CO2和H2O，在该反应中，被氧化的氮与被还原的氮的物质的量之比是（ ）A 12 B 21 C 34 D 43（5）火箭起飞时可以看到一级火箭的中部会冒出红棕色气体，这种气体是为了保证储箱安全，由保险活门自动开启所排出的部分高压氧化剂而来，这种变化的

11、化学方程式是 。 NH4N3 137.5mL某固体化合物，一经撞击就发生分解，产生大量气体，所以该化合物应用于汽车安全装置中。经测此化合物只有N、H两种元素组成，其中含N质量分数为93.29%，试写出此化合物的结构式 ，每100g此化合物，受撞击后可生成 L的气体（在298K、120kPa的条件下）。 （1）C：60×0.424 2；H：60×0.13338 8；N：6024828 2。C2H8N2；(CH3)2NNH2（2）C2H8N22N2O42CO24H2O3N2我国研制的长征捆绑式火箭在第一、二级发动机中用“偏二甲（基）肼”和四氧化二氮作为液体燃料。（1）已知偏二甲

12、（基）肼的相对分子质量为60，其中含碳40%，含氢13.33%，其余为氮；又知其分子中有一个氮原子不与氢原子相连。通过计算写出偏二甲（基）肼的化学式和分子结构简式：（2）在发动机中偏二甲（基）肼在四氧化二氮中充分燃烧，写出该燃烧反应的化学方程式（反应中所有的氮元素均转化为N2）B组 A小汽车的防撞气囊中装有一种能在撞车后10ms（103s）内发生爆炸性反应的物质NaN3（其化学反应方程式为：2NaN32Na3N2），驾驶员可在汽车遭撞击后受气囊的保护而脱险。此外气囊内还装有陶土、氧化铁粉末等物质，以使袋内产生的N2在100ms200ms内“消失”，同时袋内的钠变成氧化钠。则下列说法中不正确的是

13、A 在1mol N3离子中共含有16mol电子B 配方中NaN3与Fe2O3的物质的量之比应在61左右C 袋内N2迅速“消失”的目的是不致使人反弹D 气囊的保护作用是通过延长作用时间实现的 传感器 点火器 2NaN32Na3N2为了尽可能地减轻由碰撞引起的伤害，汽车还装备了安全气囊系统，这个系统包括传感器、充气器、折叠气囊、点火器、固体颗粒等。其中固体颗粒的核心成分是NaN3、NaNO3、Fe2O3、SiO2等的混合物，当汽车前方受到高速碰撞时，装在车前端的_将碰撞信号传给 ，从而引发NaN3分解生成Na，并释放出大量的单质气体，使折叠气囊迅速膨胀。起到了阻止人体前冲的作用。该反应的化学方程式

14、是： 。 （1）碱性 （2）分子 高 （3）强已知联氨（H2NNH2）与NH3性质相似，如4NH33O2（纯）2N26H2O N2H4O2（空气）N22H2O根据上述信息回答：（1）联氨溶于水，溶液呈 （填“中性”，“酸性”，“碱性”）。（2）联氨在固态时属于 晶体，其沸点比NH3（填“高”，“低”）。（3）联氨的还原性比NH3 （填“强”，“弱”）。 （1）2N2H4N2H5N2H3（2） （3）N2H5+OHN2H4H2O（4）CH4、NH3、H2O；无机物：NH4HCO3等 有机物：NH2CH2COOH等（5）B氮元素可形成多种离子，如N3、NH2、NH4+、N2H3、N2H5+、N2H

15、62等。液态氨、N2H4等可发生自偶电离，例如：2NH3NH2NH4+。N2H5+、N2H62+等与NH4+性质相似，N2H3等与NH2性质相似。试写出：（1）N2H4自偶电离方程式 （2）N2H5+离子的电子式 ，NH2离子的电子式 （3）N2H5Cl溶液与KOH溶液混合所发生反应的离子方程式。（4）写出三种由多原子（三个以上）组成的与N3电子数相同的物质的分子式 、 、 。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N2H

16、5+离子的氧化产物Y可能是 A NH4+ B N2 C N2O D NO2 （1） （2）NaClO2NH3N2H4NaClH2O（3）N2H4（1）十2H2O2（1）N2（g）4H2O（l）；H624kJ/mol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

17、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： 。 （1）N2H4 氨可与水生成水合物。因氨分子中氮原子上有未成对电子，故肼也能与水反应生成水合物：N2H4H2ON2H4·H2O （2）(CH3)2NNH2（即2个甲基取代了肼分子中1个N原子上的2个H原子） (CH3)2 NNH2N2O42O22N22CO24H2O （3）4Al3O22Al2O3Q（3分） 2NH4ClO42O2Cl2N24H2O 4（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12混合，反应

18、刚好生成NaCl、肼和水。肼的化学式为 ，其结构简式为 。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

19、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： ， 。据此反应原理知，1mol高氯酸胺分解所产生的气体有 mol。 （1）NH3HClNH4Cl（2）3NH2NO3N3NH32OH（3）HNNN（1）新型离子化合物HC60CB11H6Cl6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

20、）与NO3在一定条件下合成，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 7N2H48NH33N22H2N2H4在一定条件下热分解，产生NH3、N2和H2，后两者摩尔比为32，写出反应方程式 。 HN3 一元弱酸 叠氮化物 直线形叠氮酸的化学式是 ，它是 酸，其相应的盐称为 ，叠氮酸根离子的构型为 。 （1）CO2 直线型 1/3 sp杂化 两个键和两个键 （2）酸性：HXHN3 稳定性：HXHN3 还原性：HXHN3 （3）HN3AgNO3AgN3HNO3 2AgN32Ag3

21、N2 （4）（）HN33H2eN2NH4 （）CuCleCuCl CuClClCuCl2HN3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。 （1）叠氮酸HN3（2）叠氮酸肼盐N2N

22、83;HN3按题意只有当全部组成元素均为轻元素时它们的单质才会在气态时成单质存在，因为是酸则必有氢存在，且该酸的第二种元素含量又必须符合热分解后产物体积比为13，故该酸应为叠氨酸同时其盐为铁胺盐则不符合热分解后产物的N2H211，且氨亦不具强还原性，只有肼盐适合题意，其热分解反应：2N2H4·HN35N25H2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13，该酸的一种盐亦可转变成气态单质的混合物，其体积比为11，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。 （1）N2H4是二元碱，碱性：NH3N2H4；还原性：N2H4NH3；稳定性：NH3

23、N2H4 （2）N2H4原子采取不等性sp3杂化，最多4个 （3）Kb3×106；Ka3.3×109 （4）5 N2H44KMnO46H2SO45N24MnSO42K2SO416H2O （5）N2H42e2H2O2NH42OHN2H4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3.0×108。求N2H4的碱式电离常数Kb及其共轭酸

24、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。 A NH4N3 B N2 C H2 D Cu E HCuCl3·3H2O F CuCl2·2H2O NH4N32N22H2 NH4N3Cu5HCl3H2OHCuCl3·3H2ON22NH4Cl HCuCl3·3H2OCuCl2·2H2OHClH2O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

25、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AF所代表的化合物，并写出所涉及的反应。 （1）A：N2 B：H2 X：NH4N3 Y：NH4H（2）略（3）NH4离子中sp3杂化；N3中sp杂化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

26、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。 （1）A：NaN3；B：KNO3；C：SiO2（2）N3，结构式为： N：sp杂化，两个键，两个NO3：；N：sp2杂化；三个NO 键，一个（3）2NaN32Na(l)3N2；10Na2KNO3K2O5Na2ON2；K2ONa2O2SiO2Na2SiO3K2SiO3（4）固体C与反应生成的K2O、Na2O结合生成硅酸盐，可减少气袋使用后，废弃物的腐蚀性，降低环境污染。车祸严重危害了司乘人员的生命安全，为了降低车祸给

27、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ABC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

28、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？ （1）3NH2NO3N33OHNH3 2NH2N2ON3OHNH3 （2）N3中N的氧化数为1/3，N原子均采取sp杂化。N3的等电子体物种如CO2、N2O（3）HN3：按稀有气体结构计算各原子最外层电子数之和n023×

29、;826，而各原子价电子数之和nv13×516，故成键数为（26一16）/25，孤对电子的对数为（165×2）/23（对）。HN3的共振结构：。由于N（a）N（b）键级为1.5，而N（b）N（c）键级为2.5，故N（a）N（b）的键长要比N（a）一N（c）的长。 （4）离子型叠氮化物虽然可以在室温下存在，但在加热或撞击时分解为氮气和金属（不爆炸），故可作为“空气袋”。 （5）可用物理吸附法或化学反应法，如用分子筛吸附氧；用合成载氧体吸氧或用乙基蒽醇与氧反应生成H2O2等，随后再放出氧。（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）。参考答案（60）10