Question

.(10揚州27). (15分）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)汽車經撞擊后，30毫秒內引發NaN₃，迅速分解為Na、N₂，反應方程式為_______。
【制備研究】
(2)將金屬鈉與液態氨反應得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2NaNH₃＋N₂O = NaN₃＋NaOH＋X,實驗室檢驗X氣體使用的試紙是濕潤________。
【Na₂CO₃質量分數測定】
工業級NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，為測定樣品中Na₂CO₃的質量分數設計如圖
裝置（已知H₂SO₄溶液與NaN_3,反應不生成氣體）。

(3)裝置A的作用是_____。設計的實驗步驟為：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關閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞；④再打開彈簧夾，_______；⑤再次稱量裝置C。計算碳酸鈉含量至少需要測定______（填數字）個數據。根據制備反應，分析工業級NaN₃中含有Na₂CO₃的可能原因_______。
【NaN₃純度測定】精確稱量0.140 g NaN₃樣品，設計如圖裝置，測定其純度。已知(NaN₃中的N全部轉化為N₂，其他產物略），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_____（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______。
(6）使用冷水冷凝的目的是______。反應前應將液面調節到量氣管的“0”刻度，并使兩邊液面相平，反應后讀數時，還需要進行的操作是_______。
(7)常溫下測得量氣管讀數為67.2 mL(N₂的密度為1.25 g/L)，則實驗中選用的量氣管規格合適的是_____（填字母序號）。
A. 100 mL                B. 1 L                   C. 2 L
(8)計算NaN₃樣品的純度（寫出計算過程）。

Answer 1

（1）2NaN₃ 2Na+3N₂↑ （2）石蕊試紙 (3)除去空氣中的水和二氧化碳，緩緩鼓入空氣   3  氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應（4）不變（5）傾斜錐形瓶，使樣品與M溶液接觸（6）使水蒸氣液化 調節兩邊液面平衡（7）A（8）92.9%
解：m（N₂）=67.2ml×10^-3L/ml×1.25g/ml=0.084g
設樣品中NaN₂質量為x
2 NaN₂-----3N₂
130       84
X         0.084
130:84=x:0.084g    x=0.13g
NaN₂%=0.13g/0.140g×100%=92.9%

解：（1）汽車經撞擊后，30毫秒內引發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 2NaN₃2Na+3N₂↑．
（2）根據質量守恒定律，反應前后原子的種類和數目不變，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，要知道樣品的質量、反應前后C裝置的質量，共3個數據；制備工業級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，反應后讀數時，還需要進行的操作是調節量氣管使，兩側的液面保持水平．
（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：生成氮氣的質量為67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
設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）2NaN₃2Na+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；調節量氣管使，兩側的液面保持水平；
（7）A；
（8）解：m（N₂）=67.2ml×10^-3L/ml×1.25g/ml=0.084g
設樣品中NaN₂質量為x
2 NaN₂-----3N₂
130       84
X         0.084
130:84=x:0.084g    x=0.13g
NaN₂%=0.13g/0.140g×100%=92.9%