Question

（15分）在航天发射时，肼（N₂H₄）及其衍生物常用作火箭推进剂。

（1）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1g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                    。

（2）实验室用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．直型冷凝管

E．尾接管（接液管）

F．蒸馏烧瓶      

G．滴定管

②除上述必需的仪器外，还缺少的主要玻璃仪器是      。

（3）肼能使锅炉内壁的铁锈变成较为致密的磁性氧化铁（Fe₃O₄）层，以减缓锅炉锈蚀。若反应过程中肼转化为氮气，则每生成1molFe₃O₄，需要消耗肼的质量为      g。

（4）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．                。

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        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：Cu²⁺与足量氨水反应生成深蓝色溶液，Cu²⁺＋4NH₃·H₂O＝Cu（NH₃）₄²⁺＋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

（1）N2O4（l）＋2N2H4（l）＝3N2（g）＋4H2O（g）ΔH1＝－64a kJ·mol－1 ； （2） ①BG；②温度计；（3）8g；（4）假设3：黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物 ；①溶液显蓝色；②“2或3” ；③红色固体；④红褐色沉淀 ；红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色。

【解析】

试题分析：(1)肼和四氧化二氮的反应的化学方程式：2N2H4＋N2O4=3N2＋4H2O，64g肼参加此反应放出的热量为64akJ，所以热化学反应方程式：N2O4（l）＋2N2H4（l）＝3N2（g）＋4H2O（g）ΔH1＝－64a kJ·mol－1 ；(2)①蒸馏过程中需要的仪器有：带铁圈的铁架台、蒸馏烧瓶、酒精灯、石棉网、温度计、直型冷凝管、牛角管、锥形瓶等仪器 ，所以不需要的仪器是：BG；②根据①的分析缺少温度计；(3)发生的化学反应方程式：N2H4＋6Fe2O3=N2＋4Fe3O4＋2H2O，生成1molFe3O4消耗肼8g，还可以采用得失电子数目守恒1×3×（3-8/3）=x×2×2，解得：x=1/4mol，则消耗肼8g；（4）根据提出的假设，假设3是两者的混合物；①假设1：黑色物质的氧化铜，跟酸反应生成Cu2＋，不与KSCN反应，溶液呈现二价铜离子的颜色蓝色，实验现象是溶液显蓝色；②溶液显血红色说明含有含有Fe3＋，假设2或3中都含有Fe3＋，所以假设2或3成立； ③铁单质先和Fe3＋反应生成Fe2＋，然后再和Cu2＋反应，生成铜单质，金属铜是红色物质，因此产生红色物质，则假设3成立；④假设2是Fe3O4，与酸反应生成Fe2＋、Fe3＋，加入氨水生成Fe(OH)2、Fe(OH)3，最终生成Fe(OH)3红褐色沉淀；假设3是两者的混合物有红褐色沉淀生成，氧化铜与酸反应生成Cu2＋，当加入过量氨水生成深蓝色溶液，证明假设3成立。

考点：考查热化学反应方程式、实验仪器、元素及其化合物的性质等知识。