Question

13．汽車安全氣囊是汽車安全的重要保障．當(dāng)車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點火使其中的粉末分解釋放出大量的氮氣形成氣囊，從而保護(hù)司機(jī)及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，取安全裝置中的粉末進(jìn)行實驗．經(jīng)組成分析，確定該粉末僅Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解．經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸．
取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L．單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成淡黃色化合物丙和另一種單質(zhì)．化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽．
請回答下列問題：
（1）甲的化學(xué)式為NaN₃，丙的電子式為．
（2）單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為6Na+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂O₂+4Fe．
（3）若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2N₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂．
（4）以下物質(zhì)中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是D．
A． KCl       B． KNO₃      C． Na₂S      D． CuO
（5）某同學(xué)提出，丙在空氣中也可能轉(zhuǎn)化為另一種鹽．將丙在空氣中放置一段時間后，為探究其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的成分，他提出如下方案：
A．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體用堿石灰吸收，增重b克
B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克固體
C．取a克混合物充分加熱，得b克固體
D．取a克混合物與足量Ca（OH）₂溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b克固體．
其中方案C首先得到老師肯定，據(jù)該方案實驗后，若b與a滿足$\frac{53}{84}$a＜b＜a關(guān)系，則證明固體是兩種鹽的混合物．你認(rèn)為，除方案C外，合理的方案還有BD．

Answer 1

分析 粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解，經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸，則該紅棕色固體是氧化鐵；取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，則甲中含有兩種元素，甲是可溶性物質(zhì)，單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成淡黃色化合物丙和另一種單質(zhì)，則乙為Na，氮氣物質(zhì)的量=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol、其質(zhì)量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素質(zhì)量=13g-8.4g=4.6g，物質(zhì)的量=$\frac{4.6g}{23g/mol}$=0.2mol，故甲中Na、N原子數(shù)目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，則甲為NaN₃，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成過氧化鈉和鐵，所以丙是過氧化鈉，過氧化鈉與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，還有氧氣生成．

解答 解：粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解，經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸，則該紅棕色固體是氧化鐵；取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，則甲中含有兩種元素，甲是可溶性物質(zhì)，單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成淡黃色化合物丙和另一種單質(zhì)，則乙為Na，氮氣物質(zhì)的量=$\frac{6.72L}{22.4L/mol}$=0.3mol、其質(zhì)量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素質(zhì)量=13g-8.4g=4.6g，物質(zhì)的量=$\frac{4.6g}{23g/mol}$=0.2mol，故甲中Na、N原子數(shù)目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，則甲為NaN₃，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成過氧化鈉和鐵，所以丙是過氧化鈉，過氧化鈉與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，還有氧氣生成．
（1）通過以上分析知，甲的化學(xué)式為：NaN₃，丙為過氧化鈉，其電子式為，
故答案為：NaN₃；；
（2）單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：6Na+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂O₂+4Fe，
故答案為：6Na+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$3Na₂O₂+4Fe；
（3）若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2N₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂，
故答案為：2N₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂；
（4）安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，硝酸鉀本身受熱分解產(chǎn)生氮氣與氧氣反應(yīng)，選項中能和鈉反應(yīng)的是氧化銅，故選：D；
（5）過氧化鈉跟空氣接觸所得的可溶性的鹽成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，碳酸氫鈉受熱容易分解，碳酸鈉受熱難分解，可以用加熱的辦法來確定成分．
A．取a克混合物與足量稀硫酸充分反應(yīng)，逸出氣體二氧化碳和水蒸氣均能被堿石灰吸收，無法確定混合物的組成；
B．取a克混合物與足量稀鹽酸充分反應(yīng)，加熱、蒸干、灼燒，得b克氯化鈉固體，列方程組計算，可確定混合物組成；
C．取a克混合物充分加熱，得b克固體，當(dāng)固體為碳酸鈉時，加熱，固體不分解，反應(yīng)前后固體質(zhì)量不變，a=b；當(dāng)固體為碳酸氫鈉時，根據(jù)2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O知，固體質(zhì)量減少，b=$\frac{53}{84}$a；當(dāng)固體為二者的混合物時，$\frac{53}{84}$a＜b＜a；
D．取a克混合物與足量Ca（OH）₂溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、烘干，得b克碳酸鈣固體列方程組計算，可確定混合物組成，
故選：$\frac{53}{84}$a＜b＜a；BD．

點評 本題考查無機(jī)物的推斷、物質(zhì)組成探究實驗，屬于計算型推斷，綜合考查元和化合物的知識，明確物質(zhì)的性質(zhì)及其顏色是解本題關(guān)鍵，難度較大．