Question

19．疊氮化鈉（NaN₃）被廣泛應用于汽車安全氣囊，某興趣小組對其進行下列研究．
【應用研究】
（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)氨反應得NaNH₂，再將NaNH₂與N₂O反應可生成NaN₃、NaOH和氣體X，該反應的化學方程式為2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+X，實驗室檢驗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)量分數(shù)測定】
工業(yè)級NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，為測定樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)設(shè)計如圖1裝置（已知H₂SO₄溶液與NaN₃，反應不生成氣體）．
（3）裝置A的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣．設(shè)計的實驗步驟為：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．
計算碳酸鈉含量至少需要測定3（填數(shù)字）個數(shù)據(jù)．根據(jù)制備反應，分析工業(yè)級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生成的．
【NaN₃純度測定】
精確稱量0.140g NaN₃樣品，設(shè)計如圖2裝置，測定其純度．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，從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，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．反應前應將液面調(diào)節(jié)到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應后讀數(shù)時，還需要進行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）常溫下測得量氣管讀數(shù)為67.2mL（N₂的密度為1.25g/L），則實驗中選用的量氣管規(guī)格合適的是A（填字母序號）．
A.100mL        B.1L       C.2L
（8）計算NaN₃樣品的純度（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)信息判斷反應物、生成物、反應條件，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；生成的氣體進入量氣管后，右管中液面上升，液柱形成的壓強對氣體體積大小有影響，反應后讀數(shù)時，還需要進行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）量取體積時，量筒的量程要和所測體積相近，且只能一次量出．
（8）先根據(jù)體積和密謀計算氮氣的體積，再利用關(guān)系式2NaN₃→3N₂計算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，即反應物是NaN₃，生成物是Na、N₂，條件是撞擊，所以反應方程式為 2NaN₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑．
（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后原子的種類和數(shù)目不變，可確定氣體X為氨氣，氨水呈堿性，檢驗時用無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙．
（3）堿石灰的主要成分是氧化鈣和氫氧化鈉，二者既能吸收水分，又能吸收二氧化碳氣體，所以A的作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣；④再打開彈簧夾，鼓入空氣能將裝置中殘留的二氧化碳全部排入BC裝置；計算碳酸鈉含量，要知道樣品的質(zhì)量、反應前后C裝置的質(zhì)量，共3個數(shù)據(jù)；制備工業(yè)級NaN₃時同時生成氫氧化鈉，它能和空氣中的二氧化碳反應生成Na₂CO₃．
（4）連接好裝置，從水準瓶注水，量氣管中液面與右邊液面形成高度差，做好標記，一段時間后，如裝置嚴密，裝置內(nèi)氣壓不變，兩邊高度差不變．
（5）使小試管中的NaN₃樣品與M溶液接觸的操作是使錐形瓶傾斜，讓小試管中的藥品流出來．
（6）反應可能產(chǎn)生水蒸氣，使用冷水冷凝的目的是除去生成的氣體中的水蒸氣；為了排除兩側(cè)液面不水平，液柱形成的壓強對氣體體積大小有影響，反應后讀數(shù)時，還需要進行的操作是調(diào)節(jié)量氣管使，兩側(cè)的液面保持水平．
（7）量取體積時，量筒的量程要和所測體積相近，且只能一次量出，所以選100mL的量筒．
（8）解：生成氮氣的質(zhì)量為67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
    設(shè)NaN₃樣品的純度X
     2NaN₃→3N₂
    130      84
X×0.140g   0.084g
   X=92.86%
答：NaN₃樣品的純度92.86%．
故答案為：（1）2NaN₃$\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：生成氮氣的質(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%．

點評 綜合實驗涉及知識面廣，對學生思維能力要求高，既考查知識的識記、理解、遷移、運用，又考查分析、對比、歸納等思維能力，符合素質(zhì)教育培養(yǎng)學生能力的要求，是中考方向，對這類題目要重點訓練．