Question

(14分)近年来我国的航天事业取得了巨大的成就，在航天发射时，肼(N₂H₄)及其衍生物常用作火箭推进剂。

⑴液态肼作火箭燃料时，与液态N₂O₄混合发生氧化还原反应，已知每1 g肼充分反应后生成气态水放出热量为a KJ，试写出该反应的热化学方程式                     。

⑵在实验室中，用N₂H₄·H₂O与NaOH颗粒一起蒸馏，收集114～116 ℃的馏分即为无水肼。

①在蒸馏过程中不需要的仪器是            (填序号字母)。

A．酒精灯         B．长直玻璃导管C．锥形瓶     D．冷凝管

E．牛角管(接液管)F．蒸馏烧瓶      G．酸式滴定管

②除上述必需的仪器外，还缺少的玻璃仪器是      。

⑶肼能使锅炉内壁的铁锈(主要成分Fe₂O₃)变成磁性氧化铁(Fe₃O₄)层，可减缓锅炉锈蚀。若反应过程中肼转化为氮气，则每生成1 mol Fe₃O₄，需要消耗肼的质量为    g。

⑷磁性氧化铁(Fe₃O₄)的组成可写成FeO·Fe₂O₃。某化学实验小组通过实验来探究一黑色粉末是否由Fe₃O₄、CuO组成(不含有其它黑色物质)。探究过程如下：

提出假设：假设1. 黑色粉末是CuO；假设2. 黑色粉末是Fe₃O₄；

假设3.                         。

设计探究实验：

取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN试剂。

①若假设1成立，则实验现象是                     。

②若所得溶液显血红色，则假设      成立。

③为进一步探究，继续向所得溶液加入足量铁粉，若产生               的现象，则假设3成立。

有另一小组同学提出，若混合物中CuO含量较少，可能加入铁粉后实验现象不明显。

查阅资料：Cu^2＋与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu^2＋＋4NH₃·H₂O＝Cu(NH₃)₄^2＋＋4H₂O。

④为探究是假设2还是假设3成立，另取少量粉末加稀硫酸充分溶解后，再加入足量氨水，若假设2成立，则产生               现象；若产生                  现象，则假设3成立。

Answer

⑴N2O4(l)＋2N2H4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－64a kJ·mol－1

⑵ ①BG ②温度计 ⑶8 g (2，2，1，2)

⑷假设3：黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物

①溶液显蓝色 ②2或3 ③有红色固体析出

④红褐色沉淀 红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色(1，1，1，1，1，2)

【解析】

试题分析：⑴先根据题意写出反应方程式并标出各物质的状态：N2O4(l)＋2N2H4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g)；然后计算出2 mol N2H4参加反应时的反应热 ΔH＝－2×32×a＝－64a kJ·mol－1，综上便可写出完整的热化学方程式；

⑵蒸馏装置中必须有铁架台、酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、牛角管(接液管) 、锥形瓶等；

⑶根据氧化还原反应的配平原则写出该反应方程式：N2H4＋6Fe2O3=4Fe3O4＋N2＋2H2O，根据反应方程式知每生成1 mol Fe3O4，需要消耗肼的质量为；

⑷根据已知的两个猜想，很容易得出假设3：黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物。

①根据假设1(黑色粉末是CuO)，取少量粉末放入足量稀硫酸中，反应生成硫酸铜溶液，在所得溶液中滴加KSCN试剂不与硫酸铜反应，但硫酸铜溶液本身为蓝色。

②若所得溶液显血红色，说明溶液中有Fe3＋，即含有Fe3O4，故假设2或3成立；

③要说明假设3成立，即必须证明含有Cu2＋，故继续向所得溶液加入足量铁粉，能与其反应生成红色固体(Cu)析出。

④根据信息，要证明即有CuO和Fe3O4，即加入稀硫酸后溶液中含有Fe3＋、Cu2＋，与足量氨水反应生成Fe(OH)3(红褐色沉淀)和Cu(NH3)42＋(深蓝色溶液)。

考 点：本题以“肼(N2H4)”为素材，考查化学实验基础知识和化学实验的探究能力。热化学方程式的书写、蒸馏操作，化学计算(根据方程式)，实验探究的假设与验证等。