Question

水合肼（N₂H₄·H₂O）可用作抗氧剂等，工业上常用尿素[CO(NH₂)₂]和 NaClO溶液反应制备水合肼。

已知：Ⅰ．N₂H₄·H₂O 的结构如图（…表示氢键）。

Ⅱ．N₂H₄·H₂O 沸点 118 ℃，具有强还原性。

（1）将 Cl₂ 通入过量 NaOH 溶液中制备 NaClO，得到溶液 X，离子方程式是__。

（2）制备水合肼：将溶液 X 滴入尿素水溶液中，控制一定温度，装置如图 a（夹持及控温装置已略）。充分反应后，A 中的溶液经蒸馏获得水合肼粗品后，剩余溶液再进一步处理还可获得副产品 NaCl 和Na₂CO₃·10H₂O。

①A 中反应的化学方程式是__。

②冷凝管的作用是__。

③若滴加 NaClO 溶液的速度较快时，水合肼的产率会下降，原因是__。

④NaCl 和 Na₂CO₃ 的溶解度曲线如图 b。由蒸馏后的剩余溶液获得 NaCl 粗品的操作是__。

（3）水合肼在溶液中可发生类似 NH₃·H₂O 的电离，呈弱碱性；其分子中与 N 原子相连的 H 原子易发生取代反应。

①水合肼和盐酸按物质的量之比 1∶1 反应的离子方程式是__。

②碳酰肼（CH₆N₄O）是目前去除锅炉水中氧气的最先进材料，由水合肼与 DEC（ ）发生取代反应制得。碳酰肼的结构简式是__。

Answer

Cl2 +2OH－=Cl－+ ClO－+H2O NaClO+CO(NH2)2+2NaOH N2H4·H2O+ NaCl+Na2CO3 冷凝回流水合肼 N2H4·H2O被NaClO氧化 加热至有大量固体析出，趁热过滤 N2H4·H2O+ H+=N2H5++H2O

【解析】

（1）Cl2与过量 NaOH溶液反应生成NaClO、NaCl和H2O，则得到溶液X的离子方程式为Cl2 +2OH－=Cl－+ ClO－+H2O；

（2）①A 中的反应为碱性条件下，次氯酸钠与尿素发生氧化还原反应生成水合肼、碳酸钠和氯化钠，反应的化学方程式NaClO+CO(NH2)2+2NaOH N2H4·H2O+ NaCl+Na2CO3；

②由题意可知水合肼的沸点低，易挥发，为防止水合肼挥发，造成产率降低，应选用冷凝管冷凝回流，故答案为：冷凝回流水合肼；

③水合肼有强还原性，NaClO具有强氧化性，若滴加 NaClO 溶液的速度较快时，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化，导致产率会下降，故答案为：N2H4·H2O被NaClO氧化；

④由溶解度曲线可知，碳酸钠的溶解度随温度变化大，氯化钠溶解度随温度变化小，则获得 NaCl 粗品的操作是加热至有大量固体析出，趁热过滤，防止降温时碳酸钠析出，故答案为：加热至有大量固体析出，趁热过滤；

（3）①水合肼和盐酸按物质的量之比 1∶1反应生成N2H5Cl和水，反应的离子方程式N2H4·H2O+ H+=N2H5++H2O；

②一定条件下，水合肼与发生取代反应生成和乙醇，则碳酰肼的结构简式是，故答案为：。