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 1

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)

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Fe^3＋，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Cu^2＋，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Fe^3＋、Cu^2＋，与足量氨水反应生成Fe(OH)₃(红褐色沉淀)和Cu(NH₃)₄^2＋(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。