Question

19．疊氮化鈉（NaN₃）被廣泛應(yīng)用于汽車安全氣囊，某興趣小組對(duì)其進(jìn)行下列研究．
【應(yīng)用研究】
（1）汽車經(jīng)撞擊后，30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN₃，迅速分解為Na、N₂，反應(yīng)方程式為2NaN₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑．
【制備研究】
（2）將金屬鈉與液態(tài)氨反應(yīng)得NaNH₂，再將NaNH₂與N₂O反應(yīng)可生成NaN₃、NaOH和氣體X，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+X，實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)X氣體使用的試紙是濕潤無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙．

【Na₂CO₃質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定】
工業(yè)級(jí)NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，為測(cè)定樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)設(shè)計(jì)如圖1裝置（已知H₂SO₄溶液與NaN₃，反應(yīng)不生成氣體）．
（3）裝置A的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣．設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟為：①精確稱量樣品，檢查裝置氣密性；②打開彈簧夾，鼓入空氣，稱量裝置C；③關(guān)閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞；④再打開彈簧夾，鼓入空氣；⑤再次稱量裝置C．
計(jì)算碳酸鈉含量至少需要測(cè)定3（填數(shù)字）個(gè)數(shù)據(jù)．根據(jù)制備反應(yīng)，分析工業(yè)級(jí)NaN₃中含有Na₂CO₃的可能原因制備過程中未除凈的氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成的．
【NaN₃純度測(cè)定】
精確稱量0.140g NaN₃樣品，設(shè)計(jì)如圖2裝置，測(cè)定其純度．已知2NaN₃→3N₂（NaN₃中的N全部轉(zhuǎn)化為N₂，其他產(chǎn)物略），反應(yīng)中放出大量的熱．
（4）檢查該裝置氣密性的方法是連接好裝置，從水準(zhǔn)瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標(biāo)記，一段時(shí)間后，兩邊高度差不變（填“變大”、“變小”或“不變”），說明氣密性良好．
（5）使小試管中的NaN₃樣品與M溶液接觸的操作是使錐形瓶傾斜．
（6）使用冷水冷凝的目的是除去生成的氣體中的水蒸氣．反應(yīng)前應(yīng)將液面調(diào)節(jié)到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應(yīng)后讀數(shù)時(shí)，還需要進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）常溫下測(cè)得量氣管讀數(shù)為67.2mL（N₂的密度為1.25g/L），則實(shí)驗(yàn)中選用的量氣管規(guī)格合適的是A（填字母序號(hào)）．
A.100mL        B.1L       C.2L
（8）計(jì)算NaN₃樣品的純度（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)信息判斷反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，然后寫出方程式．
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和氨水呈堿性回答．
（3）根據(jù)堿石灰的成分和用途回答前一空；④再打開彈簧夾，鼓入空氣能將裝置中殘留的二氧化碳全部排入BC裝置．
（4）根據(jù)出現(xiàn)液面差后，如裝置嚴(yán)密，裝置內(nèi)的氣壓不變的情況回答．
（5）使錐形瓶傾斜，讓小試管傾斜其中的藥品流出來．
（6）反應(yīng)可能產(chǎn)生水蒸氣，使用冷水冷凝可除去生成的氣體中的水蒸氣；生成的氣體進(jìn)入量氣管后，右管中液面上升，液柱形成的壓強(qiáng)對(duì)氣體體積大小有影響，反應(yīng)后讀數(shù)時(shí)，還需要進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）量取體積時(shí)，量筒的量程要和所測(cè)體積相近，且只能一次量出．
（8）先根據(jù)體積和密謀計(jì)算氮?dú)獾捏w積，再利用關(guān)系式2NaN₃→3N₂計(jì)算NaN₃樣品的純度．

解答 解：（1）汽車經(jīng)撞擊后，30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN₃迅速分解為Na、N₂，即反應(yīng)物是NaN₃，生成物是Na、N₂，條件是撞擊，所以反應(yīng)方程式為 2NaN₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑．
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，可確定氣體X為氨氣，氨水呈堿性，檢驗(yàn)時(shí)用無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙．
（3）堿石灰的主要成分是氧化鈣和氫氧化鈉，二者既能吸收水分，又能吸收二氧化碳?xì)怏w，所以A的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；④再打開彈簧夾，鼓入空氣能將裝置中殘留的二氧化碳全部排入BC裝置；計(jì)算碳酸鈉含量，要知道樣品的質(zhì)量、反應(yīng)前后C裝置的質(zhì)量，共3個(gè)數(shù)據(jù)；制備工業(yè)級(jí)NaN₃時(shí)同時(shí)生成氫氧化鈉，它能和空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成Na₂CO₃．
（4）連接好裝置，從水準(zhǔn)瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標(biāo)記，一段時(shí)間后，如裝置嚴(yán)密，裝置內(nèi)氣壓不變，兩邊高度差不變．
（5）使小試管中的NaN₃樣品與M溶液接觸的操作是使錐形瓶傾斜，讓小試管中的藥品流出來．
（6）反應(yīng)可能產(chǎn)生水蒸氣，使用冷水冷凝的目的是除去生成的氣體中的水蒸氣；為了排除兩側(cè)液面不水平，液柱形成的壓強(qiáng)對(duì)氣體體積大小有影響，反應(yīng)后讀數(shù)時(shí)，還需要進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）量取體積時(shí)，量筒的量程要和所測(cè)體積相近，且只能一次量出，所以選100mL的量筒．
（8）解：生成氮?dú)獾馁|(zhì)量為67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
    設(shè)NaN₃樣品的純度X
     2NaN₃→3N₂
    130      84
X×0.140g   0.084g
   X=92.86%
答：NaN₃樣品的純度92.86%．
故答案為：（1）2NaN₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑；
（2）無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙；
（3）除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；鼓入空氣；3；制備過程中未除凈的氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成的；
（4）不變；
（5）使錐形瓶傾斜；
（6）除去生成的氣體中的水蒸氣；調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平；
（7）A；
（8）解：生成氮?dú)獾馁|(zhì)量為67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
    設(shè)NaN₃樣品的純度X
     2NaN₃→3N₂
    130      84
X×0.140g   0.084g
   X=92.86%
答：NaN₃樣品的純度92.86%．

點(diǎn)評(píng) 綜合實(shí)驗(yàn)涉及知識(shí)面廣，對(duì)學(xué)生思維能力要求高，既考查知識(shí)的識(shí)記、理解、遷移、運(yùn)用，又考查分析、對(duì)比、歸納等思維能力，符合素質(zhì)教育培養(yǎng)學(xué)生能力的要求，是中考方向，對(duì)這類題目要重點(diǎn)訓(xùn)練．