Question

（15分）在航天發射時，肼（N₂H₄）及其衍生物常用作火箭推進劑。
⑴液態肼作火箭燃料時，與液態N₂O₄混合發生氧化還原反應，已知每1g肼充分反應后生成氣態水放出熱量為a KJ，試寫出該反應的熱化學方程式                   。
⑵實驗室用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          （填序號字母）。

A．酒精燈

B．長直玻璃導管

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     。
⑶肼能使鍋爐內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。若反應過程中肼轉化為氮氣，則每生成1molFe₃O₄，需要消耗肼的質量為   g。
⑷磁性氧化鐵（Fe₃O₄）的組成可寫成FeO·Fe₂O₃。某化學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）。探究過程如下：
提出假設：假設1. 黑色粉末是CuO；假設2. 黑色粉末是Fe₃O₄；
假設3.                。
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1成立，則實驗現象是               。
②若所得溶液顯血紅色，則假設     成立。
③為進一步探究，繼續向所得溶液加入足量鐵粉，若產生       現象，則假設3成立。
有另一小組同學提出，若混合物中CuO含量較少，可能加入鐵粉后實驗現象不明顯。查閱資料：Cu²⁺與足量氨水反應生成深藍色溶液，Cu²⁺＋4NH₃·H₂O＝Cu（NH₃）₄²⁺＋4H₂O。
④為探究是假設2還是假設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2成立，則產生         現象；若產生        現象，則假設3成立。

Answer 1

⑴N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)＝3N₂(g)＋4H₂O(g)　ΔH₁＝－64a kJ·mol^－1 ；  ⑵ ①BG；②溫度計；⑶8g    
⑷假設3：黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物 ；①溶液顯藍色 ； ②“2或3”； ③紅色固體；
④紅褐色沉淀 ；紅褐色沉淀，同時溶液呈深藍色

試題分析：⑴根據題意可得反應的熱化學方程式為N₂O₄(l)＋2N₂H₄(l)＝3N₂(g)＋4H₂O(g)　ΔH₁＝－64a kJ/mol；（2）①在蒸餾過程中需要的儀器是酒精燈、蒸餾燒瓶、溫度計、直型冷凝管、尾接管（接液管）、錐形瓶。所以不需要的玻璃儀器是長直玻璃導管、滴定管。因此選項為BG。②除上述必需的儀器外，還缺少的主要玻璃儀器是溫度計；⑶肼與Fe₂O₃反應的方程式是N₂H₄+6Fe₂O₃= 4Fe₃O₄+ N₂+2H₂O。根據方程式可知，若生成1molFe₃O₄，需要消耗肼0.25mol,它的質量為0.25mol×32g/mol=8g。⑷根據給出的假設情況可推知假設3是黑色粉末是CuO和Fe₃O₄的混合物 ；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1成立，則實驗現象是溶液顯藍色；②若所得溶液顯血紅色，則假設“2或3”成立；③為進一步探究，繼續向所得溶液加入足量鐵粉，若產生紅色固體則假設3成立。 ④為探究是假設2還是假設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2成立，則產生紅褐色氫氧化鐵沉淀 ；若產生的現象是既有紅褐色沉淀，同時溶液呈深藍色，則假設3成立。