Question

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．
（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）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

 

．
（3）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1mol Fe₃O₄，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．

 

．
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：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

考点：热化学方程式,蒸馏与分馏,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）依据每1g肼充分反应后生成气态水放出热量为a KJ，求出1mol肼燃烧的反应热，然后写出热化学方程式；
（2）依据蒸馏实验用的仪器分析解大答；
（3）根据Fe₃O₄可以写成FeO?Fe₂O₃，可知1个Fe₃O₄中有2个铁为+3价，1个铁为+2价来解答；根据1个N₂H₄（肼）转变成N₂失去4个电子和电子得失守恒来解；
（4）依据物质的颜色结合假设1和假设2解答；
①硫酸与氧化铜反应生成硫酸铜，硫酸铜溶液呈蓝色；
②三价铁离子遇到KSCN显血红色，据此解答；
③铁粉与铜离子反应置换出铜；
④如果假设2成立，则加入硫酸后得到的溶液中含有三价铁离子，加入氨水后生成氢氧化铁红褐色沉淀；如果假设3成立则加入硫酸后溶液中既含有三价铁离子还含有铜离子，加入足量氨水反应生成氢氧化铁红褐色沉淀；铜离子与氨水发生反应Cu²⁺+4NH₃?H₂O═Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，盐酸变为深蓝色．

解答： 解：（1）N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）    Q
                    1g                            aKJ
                     64g                          64aKJ
所以该反应的热化学方程式为：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-64a kJ?mol^-1，
故答案为：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-64a kJ?mol^-1；
（2）蒸馏实验用到的仪器有：酒精灯，蒸馏烧瓶，温度计，冷凝器，长导管，牛角管，烧杯．
在蒸馏过程中不需要的仪器是长直玻璃导管、酸式滴定管；
除上述必需的仪器外，还缺少的玻璃仪器是温度计；
故答案为：①BG； ②温度计；
（3）因Fe₃O₄可以写成FeO?Fe₂O₃，可知1个Fe₃O₄中有2个铁为+3价，1个铁为+2价，所以由Fe₂O₃形成一个Fe₃O₄得到1个电子，则每生成1mol Fe₃O₄，转移电子的物质的量为1mol；
因由Fe₂O₃形成一个Fe₃O₄得到1个电子，1个N₂H₄（肼）转变成N₂得到4个电子，根据电子得失守恒：n（Fe₃O₄）×1=n（N₂H₄）×4，所以n（N₂H₄）=0.25mol，则m（N₂H₄）=0.25mol×32g/mol=8g，
故答案为：8；
（4）该物质是黑色固体，也可能既含有CuO又含有Fe₃O₄黑色粉末，是CuO和Fe₃O₄的混合物；
故答案为：黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物；
①硫酸与氧化铜发生反应：CuO+H₂SO4=CuSO₄+H₂O，硫酸铜溶液显蓝色，若假设1成立，实验现象为：溶液显蓝色，
故答案为：溶液显蓝色；
②三价铁离子与KSCN试剂络合成红色络合物，所以如果所得溶液显血红色，证明加入硫酸后生成了三价铁离子，说明黑色物质中含有Fe₃O₄，所以假设2或3都有可能，
故答案为：2或3；
③铁粉与铜离子发生反应：2Cu²⁺+Fe=3Fe²⁺+Cu，所以如果产生红色物质，证明溶液中存在铜离子，则黑色固体中含有CuO
，故假设3正确；
故答案为：有红色固体析出；
④如果假设2成立，则加入硫酸后得到的溶液中含有三价铁离子，加入氨水后生成氢氧化铁红褐色沉淀；如果假设3成立则加入硫酸后溶液中既含有三价铁离子还含有铜离子，加入足量氨水反应生成氢氧化铁红褐色沉淀；铜离子与氨水发生反应Cu²⁺+4NH₃?H₂O═Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，盐酸变为深蓝色，
故答案为：红褐色沉淀；红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色．

点评：本题考查了热化学方程式的书写、蒸馏实验用到的仪器、氧化还原反应规律、物质成分探究实验，题目涉及的知识点比较多，可以根据信息及所学知识，合理分析得出正确结论，本题难度中等．