Question

（13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，常用肼（N₂H₄）及其衍生物作火箭推进剂。

（1）液态肼作火箭燃料时，与液态N₂O₄混合发生氧化还原反应，已知每克肼充分反应后生成氮气和气态水放出热量为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。在蒸馏过程中需要的仪器有酒精灯、锥形瓶、冷凝管、牛角管（接液管）、蒸馏烧瓶，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.                                  。

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若溶液显蓝色，则假设1成立。

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②所得溶液加入足量铁粉，若有红色固体析出的现象，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；若假设3成立，则产生红褐色沉淀，同时溶液呈深蓝色。

Answer

（1）N2O4(l)＋2N2H4(l)＝3N2(g)＋4H2O(g) ΔH1＝－64a kJ·mol－1 ； （2）温度计 （3）8g

（4）黑色粉末是CuO和Fe3O4的混合物 2或3 红褐色沉淀

【解析】

试题分析：（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；

（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，除上述必需的仪器外，还缺少的玻璃仪器是温度计；

（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；

（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；

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；

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，溶液变为深蓝色。

考点：考查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、物质成分探究实验等