Question

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2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+X，實驗室檢驗X氣體使用的試紙是濕潤的

 

．
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NaN₃，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0.140g NaN₃樣品，設計如圖裝置，測定其純度．已知2NaN₃→3N₂
（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67.2mL（N₂的密度為1.25g/L），則實驗中選用的量氣管規格合適的是

 

（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）根據信息判斷反應物、生成物、反應條件，然后寫出方程式．
（2）根據質量守恒定律和氨水呈堿性回答．
（3）根據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）根據出現液面差后，如裝置嚴密，裝置內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．
（8）先根據體積和密謀計算氮氣的體積，再利用關系式2NaN₃→3N₂計算NaN₃樣品的純度．

解答：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 2NaN₃

撞擊   .

2Na+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）2NaN₃

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；調節量氣管使，兩側的液面保持水平；
（7）A；
（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%．．

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，符合素質教育培養學生能力的要求，是中考方向，對這類題目要重點訓練．