《2025年高中总复习优化设计高中化学》

1. (2023·全国新课标卷)“肼合成酶”以其中的 Fe²⁺配合物为催化中心，可将 NH₂OH 与 NH₃转化为肼(NH₂NH₂)，其反应历程如下所示。

下列说法错误的是(D)

A.NH₂OH、NH₃ 和 H₂O 均为极性分子
B.反应涉及 N—H、N—O 键断裂和 N—N 键生成
C.催化中心的 Fe²⁺被氧化为 Fe³⁺，后又被还原为 Fe²⁺
D.将 NH₂OH 替换为 ND₂OD，反应可得 ND₂ND₂

答案： 1.D 解析NH₂OH、NH₃、H₂O分子中正负电荷中心不重合，三种分子均为极性分子，A正确；从反应历程看，NH₂OH中存在N—O键断裂、NH₃分子中存在N—H键断裂，NH₂NH₂中存在N—N键的生成，B正确；反应过程中，Fe²⁺先失去电子转移至NH₂OH的N原子上，又被NH₂还原，C正确；根据反应历程可知：产物中两部分—NH₂分别来自NH₂OH和氨气，将NH₂OH替换为ND₂OD反应得到ND₂NH₂，D错误。

2. 利用尿素制备 N₂H₄·H₂O(水合肼)的实验流程如图 1 所示。
已知：① 氯气与烧碱溶液的反应是放热反应。
② N₂H₄·H₂O 有强还原性，能与 NaClO 剧烈反应生成 N₂。
(1) 步骤Ⅰ制备 NaClO 溶液时，若温度为 41℃，测得产物中除 NaClO 外还含有 NaClO₃，且两者物质的量之比为 5:1，该反应的离子方程式为________________________。
(2) 实验中，为使步骤Ⅰ中反应温度不高于 40℃，除可采用冰水浴之外，还可采取的措施是________________________。
(3) 步骤Ⅱ合成 N₂H₄·H₂O(沸点 118.5℃)的装置如图 2 所示。碱性 NaClO 溶液与尿素[CO(NH₂)₂](沸点 196.6℃)溶液在 40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至 110℃继续反应。
① 使用冷凝管的目的是冷凝回流水合肼，提高水合肼的产率。
② 分液漏斗内的试剂是________________________；若分液漏斗内液体滴加速率过快，发生的副反应的化学方程式为________________________；将分液漏斗内的液体加入三颈烧瓶内的操作是________________________。
③ 写出生成水合肼的化学方程式：________________________。
(4) 蒸馏得到水合肼粗产品，称取馏分 0.3000g，加水配成 20.00mL 溶液，在一定条件下，用 0.5500mol·L⁻¹碘的标准溶液滴定。已知：N₂H₄·H₂O + 2I₂ = N₂↑ + 4HI + H₂O。
① 滴定时，选用的指示剂为淀粉溶液。
② 达到滴定终点时消耗碘的标准溶液 20.00mL，馏分中 N₂H₄·H₂O 的质量分数为91.67%(保留 4 位有效数字)。

答案： 2.答案$(1)8Cl₂ + 16OH⁻ \overset{41 ℃}={\=\=} 5ClO⁻ + ClO₃⁻ + 10Cl⁻ + 8H₂O$
(2)减缓Cl₂的通入速率
(3)①冷凝回流水合肼，提高水合肼的产率
②碱性NaClO溶液 NH₃·H₂O + 2NaClO ══ N₂↑ + 3H₂O + 2NaCl打开分液漏斗颈上的玻璃塞，再拧开下面的活塞使漏斗内的液体缓缓流下
$③NaClO + CO(NH₂)₂ + 2NaOH \overset{一定条件}={\=\=} NaCl + N₂H₄·H₂O + Na₂CO₃$
(4)①淀粉溶液 ②91.67%
解析
(1)若温度为41℃，产物中除NaClO外还有NaClO₃，Cl的化合价均升高，则还应有部分Cl的化合价降低，即NaCl生成，根据NaClO和NaClO₃的物质的量之比为5:1，结合得失电子守恒，可知ClO⁻、ClO₃⁻、Cl⁻的化学计量数之比为5:1:10，故反应的离子方程式为$8Cl₂ + 16OH⁻ \overset{41 ℃}={\=\=} 5ClO⁻ + ClO₃⁻ + 10Cl⁻ + 8H₂O。$
(2)氯气与烧碱溶液的反应是放热反应，可通过减缓Cl₂的通入速率，避免反应过于剧烈放出大量的热而导致反应温度高于40℃。
(3)①使用冷凝管，可起到冷凝回流、减少挥发损失、提高水合肼产率的作用。
②为了避免生成的N₂H₄·H₂O与NaClO剧烈反应生成N₂，需要控制碱性NaClO溶液的滴加速率，则实验中通过分液漏斗滴加的溶液应是碱性NaClO溶液；若分液漏斗内液体滴加速率过快，发生已知信息②中的反应，即N₂H₄·H₂O + 2NaClO ══ N₂↑ + 3H₂O + 2NaCl。放出分液漏斗内的液体，需要先打开分液漏斗颈上的玻璃塞，然后拧开下面的活塞。
③NaClO和CO(NH₂)₂在NaOH溶液中反应可生成水合肼和碳酸钠，反应的化学方程式为$NaClO + CO(NH₂)₂ + 2NaOH \overset{一定条件}={\=\=} NaCl + N₂H₄·H₂O + Na₂CO₃。$
(4)①淀粉遇碘变蓝，因此有碘单质参与反应或生成时，可选择淀粉溶液作指示剂。②根据关系式N₂H₄·H₂O～2I₂，$n(N₂H₄·H₂O) = \frac{1}{2}n(I₂) = \frac{1}{2}×0.020L×0.5500mol·L⁻¹ = 5.5×10⁻³mol，$则N₂H₄·H₂O的质量分数为$\frac{5.5×10⁻³mol×50g·mol⁻¹}{0.3000g}×100% ≈ 91.67%。$