Question

14．安全氣囊是行車安全的重要設(shè)施．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，從而保護司機及乘客．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行研究．經(jīng)實驗分析，確定該粉末是一種混合物且只含Na、Fe、N、0四種元素．
（1）鐵元素在元素周期表中的位置是第四周期、第Ⅷ族，Na原子結(jié)構(gòu)示意圖為，其中三種主族元素的離子半徑從大到小的順序是N^3-＞O^2-＞Na⁺ （用離子符號表示）
（2）水溶性實驗表明，安全氣囊中固體粉末部分溶解．不溶物為一種紅棕色固體，可溶于鹽酸．已知該不溶物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）氮的最高價氧化物對應(yīng)的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽，該鹽晶體中含有的化學(xué)鍵類型是離子鍵、共價鍵
（4）有一種液態(tài)氮氫化合物，分子中氮與氫兩種元素的質(zhì)量比為7：1，是“神舟七號”飛船發(fā)射時使用的高能燃料之一，結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)該分子結(jié)構(gòu)中只有單鍵，與氨相似，則其的結(jié)構(gòu)式為
已知8g液態(tài)液態(tài)氮氫化合物與液態(tài)雙氧水恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生兩種無毒又不污染環(huán)境的氣態(tài)物質(zhì)，放出375kJ的熱量，寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）鐵為26號元素位于第四周期第Ⅷ族；
Na元素原子核外有11個電子，有3個電子層，由里到外各層電子數(shù)依次為2、8、1；
電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小；
（2）不溶物為一種紅棕色固體，可溶于鹽酸，該不溶物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，則紅棕色不溶物為氧化鐵，氧化鐵與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁與鐵；
（3）氮的最高價氧化物對應(yīng)的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽，該鹽為NH₄NO₃，含有離子鍵、共價鍵；
（4）有一種液態(tài)氮氫化合物戊，分子中氮與氫兩種元素的質(zhì)量比為7：1，分子中N、H原子數(shù)目之比為$\frac{7}{14}$：$\frac{1}{1}$=2：1，則戊為N₂H₄；液態(tài)戊與液態(tài)雙氧水恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生兩種無毒又不污染環(huán)境的氣態(tài)物質(zhì)，應(yīng)生成氮氣與水，8gN₂H₄的物質(zhì)的量為$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，1molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量為375kJ×$\frac{1mol}{0.25mol}$=1500kJ，標(biāo)注物質(zhì)聚集狀態(tài)和對應(yīng)反應(yīng)的焓變寫出熱化學(xué)方程式．

解答 解：（1）鐵為26號元素位于第四周期第Ⅷ族；
Na元素原子核外有11個電子，有3個電子層，由里到外各層電子數(shù)依次為2、8、1，原子結(jié)構(gòu)示意圖為；
N^3-、O^2-、Na⁺電子層結(jié)構(gòu)相同，核電荷數(shù)越大離子半徑越小，故離子半徑N^3-＞O^2-＞Na⁺，
故答案為：第四周期第Ⅷ族；；N^3-＞O^2-＞Na⁺；
（2）不溶物為一種紅棕色固體，可溶于鹽酸，該不溶物能發(fā)生鋁熱反應(yīng)，則紅棕色不溶物為氧化鐵，氧化鐵與鋁發(fā)生鋁熱反應(yīng)生成氧化鋁與鐵，反應(yīng)方程式為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案為：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（3）氮的最高價氧化物對應(yīng)的水化物與其氫化物反應(yīng)生成一種鹽，該鹽為NH₄NO₃，含有離子鍵、共價鍵；
故答案為：離子鍵、共價鍵；
（4）有一種液態(tài)氮氫化合物，分子中氮與氫兩種元素的質(zhì)量比為7：1，分子中N、H原子數(shù)目之比為$\frac{7}{14}$：$\frac{1}{1}$=2：1，則為N₂H₄，該分子結(jié)構(gòu)中只有單鍵，與氨相似，則N原子之間形成1對共用電子對，N原子與H原子之間形成1對共用電子對，其結(jié)構(gòu)式為：，液態(tài)戊與液態(tài)雙氧水恰好完全反應(yīng)，產(chǎn)生兩種無毒又不污染環(huán)境的氣態(tài)物質(zhì)，應(yīng)生成氮氣與水，8gN₂H₄的物質(zhì)的量為$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，1molN₂H₄反應(yīng)放出的熱量為375kJ×$\frac{1mol}{0.25mol}$=1500kJ，反應(yīng)熱化學(xué)方程式為：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500 kJ/mol，
故答案為：；N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500 kJ/mol．

點評 本題考查原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系、離子半徑半徑、鋁熱反應(yīng)、鹽類水解、化學(xué)鍵等，難度不大，旨在考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解掌握．