Question

15．在航天發(fā)射時(shí)，肼（N₂H₄）及其衍生物常用作火箭推進(jìn)劑．
（1）液態(tài)肼作火箭燃料時(shí)，與液態(tài)N₂O₄混合發(fā)生氧化還原反應(yīng)，已知每1g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N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-64a kJ•mol^-1．
（2）實(shí)驗(yàn)室用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BG（填序號(hào)字母）．
A．酒精燈      B．長直玻璃導(dǎo)管     C．錐形瓶      D．直型冷凝管 
E．尾接管（接液管）     F．蒸餾燒瓶     G．滴定管
②除上述必需的儀器外，還缺少的主要玻璃儀器是溫度計(jì)．
（3）肼能使鍋爐內(nèi)壁的鐵銹變成較為致密的磁性氧化鐵（Fe₃O₄）層，以減緩鍋爐銹蝕．若反應(yīng)過程中肼轉(zhuǎn)化為氮?dú)�，則每生成1molFe₃O₄，需要消耗肼的質(zhì)量為8g．
（4）磁性氧化鐵（Fe₃O₄）的組成可寫成FeO•Fe₂O₃．某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組通過實(shí)驗(yàn)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．黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物．
探究實(shí)驗(yàn)：
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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液顯藍(lán)色．
②若所得溶液顯血紅色，則假設(shè)2或3成立．
③為進(jìn)一步探究，繼續(xù)向所得溶液加入足量鐵粉，若產(chǎn)生有紅色固體析出現(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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯．
查資料：Cu²⁺與足量氨水反應(yīng)生成深藍(lán)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)生紅褐色沉淀現(xiàn)象；若產(chǎn)生紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色現(xiàn)象，則假設(shè)3成立．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)每1g肼充分反應(yīng)后生成氣態(tài)水放出熱量為a KJ，求出1mol肼燃燒的反應(yīng)熱，然后寫出熱化學(xué)方程式；
（2）依據(jù)蒸餾實(shí)驗(yàn)用的儀器分析解大答；
（3）根據(jù)Fe₃O₄可以寫成FeO•Fe₂O₃，可知1個(gè)Fe₃O₄中有2個(gè)鐵為+3價(jià)，1個(gè)鐵為+2價(jià)來解答；根據(jù)1個(gè)N₂H₄（肼）轉(zhuǎn)變成N₂失去4個(gè)電子和電子得失守恒來解；
（4）依據(jù)物質(zhì)的顏色結(jié)合假設(shè)1和假設(shè)2解答；
①硫酸與氧化銅反應(yīng)生成硫酸銅，硫酸銅溶液呈藍(lán)色；
②三價(jià)鐵離子遇到KSCN顯血紅色，據(jù)此解答；
③鐵粉與銅離子反應(yīng)置換出銅；
④如果假設(shè)2成立，則加入硫酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子，加入氨水后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；如果假設(shè)3成立則加入硫酸后溶液中既含有三價(jià)鐵離子還含有銅離子，加入足量氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；銅離子與氨水發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+4NH₃•H₂O═Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，鹽酸變?yōu)樯钏{(lán)色．

解答 解：（1）N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）    Q
                    1g                            aKJ
                     64g                          64aKJ
所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-64a kJ•mol^-1，
故答案為：N₂O₄（l）+2N₂H₄（l）=3N₂（g）+4H₂O（g）△H₁=-64a kJ•mol^-1；
（2）蒸餾實(shí)驗(yàn)用到的儀器有：酒精燈，蒸餾燒瓶，溫度計(jì)，冷凝器，長導(dǎo)管，牛角管，燒杯．
在蒸餾過程中不需要的儀器是長直玻璃導(dǎo)管、酸式滴定管；
除上述必需的儀器外，還缺少的玻璃儀器是溫度計(jì)；
故答案為：BG；溫度計(jì)；
（3）因Fe₃O₄可以寫成FeO•Fe₂O₃，可知1個(gè)Fe₃O₄中有2個(gè)鐵為+3價(jià)，1個(gè)鐵為+2價(jià)，所以由Fe₂O₃形成一個(gè)Fe₃O₄得到1個(gè)電子，則每生成1mol Fe₃O₄，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1mol；
因由Fe₂O₃形成一個(gè)Fe₃O₄得到1個(gè)電子，1個(gè)N₂H₄（肼）轉(zhuǎn)變成N₂得到4個(gè)電子，根據(jù)電子得失守恒：n（Fe₃O₄）×1=n（N₂H₄）×4，所以n（N₂H₄）=0.25mol，則m（N₂H₄）=0.25mol×32g/mol=8g，
故答案為：8；
（4）該物質(zhì)是黑色固體，也可能既含有CuO又含有Fe₃O₄黑色粉末，是CuO和Fe₃O₄的混合物；
故答案為：黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物；
①硫酸與氧化銅發(fā)生反應(yīng)：CuO+H₂SO4=CuSO₄+H₂O，硫酸銅溶液顯藍(lán)色，若假設(shè)1成立，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：溶液顯藍(lán)色，
故答案為：溶液顯藍(lán)色；
②三價(jià)鐵離子與KSCN試劑絡(luò)合成紅色絡(luò)合物，所以如果所得溶液顯血紅色，證明加入硫酸后生成了三價(jià)鐵離子，說明黑色物質(zhì)中含有Fe₃O₄，所以假設(shè)2或3都有可能，
故答案為：2或3；
③鐵粉與銅離子發(fā)生反應(yīng)：2Cu²⁺+Fe=3Fe²⁺+Cu，所以如果產(chǎn)生紅色物質(zhì)，證明溶液中存在銅離子，則黑色固體中含有CuO，故假設(shè)3正確；
故答案為：有紅色固體析出；
④如果假設(shè)2成立，則加入硫酸后得到的溶液中含有三價(jià)鐵離子，加入氨水后生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；如果假設(shè)3成立則加入硫酸后溶液中既含有三價(jià)鐵離子還含有銅離子，加入足量氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵紅褐色沉淀；銅離子與氨水發(fā)生反應(yīng)Cu²⁺+4NH₃•H₂O═Cu（NH₃）₄²⁺+4H₂O，鹽酸變?yōu)樯钏{(lán)色，
故答案為：紅褐色沉淀；紅褐色沉淀，同時(shí)溶液呈深藍(lán)色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了熱化學(xué)方程式的書寫、蒸餾實(shí)驗(yàn)用到的儀器、氧化還原反應(yīng)規(guī)律、物質(zhì)成分探究實(shí)驗(yàn)，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)比較多，可以根據(jù)信息及所學(xué)知識(shí)，合理分析得出正確結(jié)論，本題難度中等．