中学化学竞赛试题资源库-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 组组1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C2kg 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2已知联氨（H2NNH2）与 NH3的性质相似，如：4NH33O2（纯）2N26H2ON2H4O2（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D1mol N2H4可与 2mol HCl 反应3氢叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相近。氢叠氮酸盐（NaN3）稳定，但撞击发生

2、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BHN3的水溶液呈弱酸性CNaN3的水溶液呈酸性DNaN3可用于汽车防撞保护气囊4叠氮酸（HN3）与醋酸酸性相似，下列叙述中错误的是AHN3水溶液中微粒浓度大小顺序为：c(HN3)c(H)c(N3)c(OH)BHN3与 NH3作用生成的叠氮酸铵是共价化合物CNaN3水溶液中离子浓度大小顺序为：c(Na)c(N3)c(OH)c(H)DN3与 CO2含相等电子数5在水溶液中 N2H5将 Fe3还原为 Fe2：N2H54Fe34Fe2Y，则 Y 可能是。该反应的离子方程式为。6氮可以形成多种离子，如 N3、N3、NH4、

3、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。7 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、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：。8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？

4、9 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

5、 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_。10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_、_。11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

6、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_。122003 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

7、 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。13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

8、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（）A12B21C34D43（5

9、）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，这种变化的化学方程式是。14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）。15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（基）肼的相对分子质量为 60，其中含碳 40%，含氢 13.3

10、3%，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 组组16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A在 1mol N3离子中共含有 16mo

11、l 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17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是：。18已知联氨（H2NNH2）与 NH3性质相似，如4NH33

12、O2（纯）2N26H2ON2H4O2（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”）。19氮元素可形成多种离子，如 N3、NH2、NH4+、N2H3、N2H5+、N2H62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

13、 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 N2H5+离子的氧化产物 Y 可能是ANH4+BN2CN2ODNO220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

14、。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：。21（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

15、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

16、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。22（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）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 组组23N2H4

17、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。24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。25HN3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

18、电极反应和滴入浓盐酸后的反应。26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。27N2H4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 3.0108。求 N2H4的碱式电离常数 Kb及其共轭酸

19、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。28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 47.2

20、3%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。29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。30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

21、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，其溶解度随温度升高急剧增大。B 加热时易分解，

22、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？31（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）

23、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（参考答案（60）1 C2 C3 C4 B5 N2、N2H54Fe34Fe2N25H6（1）28（2）（3）N2H622OHN2H42H2O7(CH3)2NNH2N2O42O22N

24、22CO24H2O8 2N2H4N2O43N24H2O反应后生成很稳定的 N2和 H2O，且无污染9（1）NH2N2H4碱N2H42HClN2H6Cl2（2）2 价 N 化合价既可升高，又可降低（3）O2N2H4N22H2O（4）863A 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10（1）（2）N2H4(l)2H2O2(l)N2(g)4H2O(g)；H1500kJ/mol（3）HClH2S（写出 PH3，SiH4、H2O2、C2H6等合理答案均给分）11（1）（2）N2H4(l)2H2O2(l)N2(g)4H2O(g)；H641.63kJ/mol。（3）

25、408.815kJ。（4）该反应的产物是 N2和 H2O，对环境无污染。12（1）（其他合理答案也可）（2）B（3）N2H4（l）2H2O2（l）N2（g）4H2O（l）；H819.2kJ/mo13（1）（1）H2NN(CH3)2（2）5 种：H2C(NH2)CH2NH2、CH3CH(NH2)2、H2NNHC2H5、H3CHNNHCH3，H3CNHCH2NH2（3）A、B（4）A（5）N2O42NO214 NH4N3137.5mL15（1）C：600.4242；H：600.133388；N：60248282。C2H8N2；(CH3)2NNH2（2）C2H8N22N2O42CO24H2O3N21

26、6 A17 传感器点火器2NaN32Na3N218（1）碱性（2）分子高（3）强19（1）2N2H4N2H5N2H3（2）（3）N2H5+OHN2H4H2O（4）CH4、NH3、H2O；无机物：NH4HCO3等有机物：NH2CH2COOH 等（5）B20（1）（2）NaClO2NH3N2H4NaClH2O（3）N2H4（1）十 2H2O2（1）N2（g）4H2O（l）；H624kJ/mol21（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：N2H4H2ON2H4H2O（2）(CH3)2NNH2（即 2 个甲基取代了肼分子中 1 个 N 原子上的 2

27、 个 H 原子）(CH3)2NNH2N2O42O22N22CO24H2O（3）4Al3O22Al2O3Q（3 分）2NH4ClO42O2Cl2N24H2O422（1）NH3HClNH4Cl（2）3NH2NO3N3NH32OH（3）HNNN23 7N2H48NH33N22H224 HN3一元弱酸叠氮化物直线形25（1）CO2直线型1/3sp 杂化两个键和两个43键（2）酸性：HXHN3稳定性：HXHN3还原性：HXHN3（3）HN3AgNO3AgN3HNO32AgN32Ag3N2（4）（）HN33H2eN2NH4（）CuCleCuClCuClClCuCl226（1）叠氮酸 HN3（2）叠氮酸肼盐

28、 N2NHN3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：2N2H4HN35N25H227（1）N2H4是二元碱，碱性：NH3N2H4；还原性：N2H4NH3；稳定性：NH3N2H4（2）N2H4原子采取不等性 sp3杂化，最多 4 个（3）Kb3106；Ka3.3109（4）5 N2H44KMnO46H2SO45N24MnSO42K2SO416H2O（5）N2H42e

29、2H2O2NH42OH28 ANH4N3BN2CH2DCuEHCuCl33H2OFCuCl22H2ONH4N32N22H2NH4N3Cu5HCl3H2OHCuCl33H2ON22NH4ClHCuCl33H2OCuCl22H2OHClH2O29（1）A：N2B：H2X：NH4N3Y：NH4H（2）略（3）NH4离子中 sp3杂化；N3中 sp 杂化30（1）A：NaN3；B：KNO3；C：SiO2（2）N3，结构式为：NNNN：sp 杂化，两个键，两个43NO3：ONOO；N：sp2杂化；三个 NO 键，一个64（3）2NaN32Na(l)3N2；10Na2KNO3K2O5Na2ON2；K2ON

30、a2O2SiO2Na2SiO3K2SiO3（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。31（1）3NH2NO3N33OHNH32NH2N2ON3OHNH3（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 n023826，而各原子价电子数之和 nv13516，故成键数为（26 一 16）/25，孤对电子的对数为（1652）/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。