Question

(14分)近年來我國的航天事業(yè)取得了巨大的成就，在航天發(fā)射時，肼(N2H4)及其衍生物常用作火箭推進劑。

⑴液態(tài)肼作火箭燃料時，與液態(tài)N2O4混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)，已知每1 g肼充分反應(yīng)后生成氣態(tài)水放出熱量為a KJ，試寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)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(dǎo)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(nèi)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(yīng)過程中肼轉(zhuǎn)化為氮氣，則每生成1 mol Fe3O4，需要消耗肼的質(zhì)量為 g。

⑷磁性氧化鐵(Fe3O4)的組成可寫成FeO·Fe2O3。某化學(xué)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(zhì))。探究過程如下：

提出假設(shè)：假設(shè)1. 黑色粉末是CuO；假設(shè)2. 黑色粉末是Fe3O4；

假設(shè)3. 。

設(shè)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(shè)1成立，則實驗現(xiàn)象是 。

②若所得溶液顯血紅色，則假設(shè) 成立。

③為進一步探究，繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，若產(chǎn)生 的現(xiàn)象，則假設(shè)3成立。

有另一小組同學(xué)提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實驗現(xiàn)象不明顯。

查閱資料：Cu2＋與足量氨水反應(yīng)生成深藍色溶液，Cu2＋＋4NH3·H2O＝Cu(NH3)42＋＋4H2O。

④為探究是假設(shè)2還是假設(shè)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(shè)2成立，則產(chǎn)生 現(xiàn)象；若產(chǎn)生 現(xiàn)象，則假設(shè)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(shè)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(jù)題意寫出反應(yīng)方程式并標出各物質(zhì)的狀態(tài)：N2O4(l)＋2N2H4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g)；然后計算出2 mol N2H4參加反應(yīng)時的反應(yīng)熱　ΔH＝－2×32×a＝－64a kJ·mol－1，綜上便可寫出完整的熱化學(xué)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(jù)氧化還原反應(yīng)的配平原則寫出該反應(yīng)方程式：N2H4＋6Fe2O3=4Fe3O4＋N2＋2H2O，根據(jù)反應(yīng)方程式知每生成1 mol Fe3O4，需要消耗肼的質(zhì)量為；

⑷根據(jù)已知的兩個猜想，很容易得出假設(shè)3：黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物。

①根據(jù)假設(shè)1(黑色粉末是CuO)，取少量粉末放入足量稀硫酸中，反應(yīng)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(yīng)，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Fe3＋，即含有Fe3O4，故假設(shè)2或3成立；

③要說明假設(shè)3成立，即必須證明含有Cu2＋，故繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，能與其反應(yīng)生成紅色固體(Cu)析出。

④根據(jù)信息，要證明即有CuO和Fe3O4，即加入稀硫酸后溶液中含有Fe3＋、Cu2＋，與足量氨水反應(yīng)生成Fe(OH)3(紅褐色沉淀)和Cu(NH3)42＋(深藍色溶液)。

考 點：本題以“肼(N2H4)”為素材，考查化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和化學(xué)實驗的探究能力。熱化學(xué)方程式的書寫、蒸餾操作，化學(xué)計算(根據(jù)方程式)，實驗探究的假設(shè)與驗證等。