Question

(14分)近年來我國的航天事業取得了巨大的成就，在航天發射時，肼(N₂H₄)及其衍生物常用作火箭推進劑。
⑴液態肼作火箭燃料時，與液態N₂O₄混合發生氧化還原反應，已知每1 g肼充分反應后生成氣態水放出熱量為a KJ，試寫出該反應的熱化學方程式                    。
⑵在實驗室中，用N₂H₄·H₂O與NaOH顆粒一起蒸餾，收集114～116 ℃的餾分即為無水肼。
①在蒸餾過程中不需要的儀器是           (填序號字母)。

A．酒精燈

B．長直玻璃導管

C．錐形瓶

D．冷凝管

E．牛角管(接液管)   F．蒸餾燒瓶            G．酸式滴定管
②除上述必需的儀器外，還缺少的玻璃儀器是     。
⑶肼能使鍋爐內壁的鐵銹(主要成分Fe₂O₃)變成磁性氧化鐵(Fe₃O₄)層，可減緩鍋爐銹蝕。若反應過程中肼轉化為氮氣，則每生成1 mol Fe₃O₄，需要消耗肼的質量為   g。
⑷磁性氧化鐵(Fe₃O₄)的組成可寫成FeO·Fe₂O₃。某化學實驗小組通過實驗來探究一黑色粉末是否由Fe₃O₄、CuO組成(不含有其它黑色物質)。探究過程如下：
提出假設：假設1. 黑色粉末是CuO；假設2. 黑色粉末是Fe₃O₄；
假設3.                        。
設計探究實驗：
取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN試劑。
①若假設1成立，則實驗現象是                    。
②若所得溶液顯血紅色，則假設     成立。
③為進一步探究，繼續向所得溶液加入足量鐵粉，若產生              的現象，則假設3成立。
有另一小組同學提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實驗現象不明顯。
查閱資料：Cu^2＋與足量氨水反應生成深藍色溶液，Cu^2＋＋4NH₃·H₂O＝Cu(NH₃)₄^2＋＋4H₂O。
④為探究是假設2還是假設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，若假設2成立，則產生              現象；若產生                 現象，則假設3成立。

Answer 1

⑴N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)＝3N₂(g)＋4H₂O(g)　ΔH＝－64a kJ·mol^－1
⑵ ①BG   ②溫度計       ⑶8 g                                   (2，2，1，2)
⑷假設3：黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物
①溶液顯藍色    ②2或3    ③有紅色固體析出
④紅褐色沉淀    紅褐色沉淀，同時溶液呈深藍色              (1，1，1，1，1，2)

解析試題分析：⑴先根據題意寫出反應方程式并標出各物質的狀態：N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)＝3N₂(g)＋4H₂O(g)；然后計算出2 mol N₂H₄參加反應時的反應熱　ΔH＝－2×32×a＝－64a kJ·mol^－1，綜上便可寫出完整的熱化學方程式；
⑵蒸餾裝置中必須有鐵架臺、酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計、冷凝管、牛角管(接液管) 、錐形瓶等；
⑶根據氧化還原反應的配平原則寫出該反應方程式：N₂H₄＋6Fe₂O₃=4Fe₃O₄＋N₂＋2H₂O，根據反應方程式知每生成1 mol Fe₃O₄，需要消耗肼的質量為；
⑷根據已知的兩個猜想，很容易得出假設3：黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物。
①根據假設1(黑色粉末是CuO)，取少量粉末放入足量稀硫酸中，反應生成硫酸銅溶液，在所得溶液中滴加KSCN試劑不與硫酸銅反應，但硫酸銅溶液本身為藍色。
②若所得溶液顯血紅色，說明溶液中有Fe^3＋，即含有Fe₃O₄，故假設2或3成立；
③要說明假設3成立，即必須證明含有Cu^2＋，故繼續向所得溶液加入足量鐵粉，能與其反應生成紅色固體(Cu)析出。
④根據信息，要證明即有CuO和Fe₃O₄，即加入稀硫酸后溶液中含有Fe^3＋、Cu^2＋，與足量氨水反應生成Fe(OH)₃(紅褐色沉淀)和Cu(NH₃)₄^2＋(深藍色溶液)。
考   點：本題以“肼(N₂H₄)”為素材，考查化學實驗基礎知識和化學實驗的探究能力。熱化學方程式的書寫、蒸餾操作，化學計算(根據方程式)，實驗探究的假設與驗證等。