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

【答案】

（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）92.86%

【解析】

試題分析：（1）汽車經撞擊后， NaN₃，迅速分解為Na、N₂，反應方程式為2 NaN₃2Na+3N₂↑；

（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，由質量守恒定律可得，X為NH₃，能使酚酞變紅色，或者使石蕊變藍色，故實驗室檢驗X氣體使用的試紙是濕潤的無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙；

（3）裝置A中盛有堿石灰，作用是除去空氣中的二氧化碳和水蒸氣。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，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個數據。根據制備反應，分析工業級NaN₃中含有Na₂CO₃的可能原因是：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）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，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調節量氣管使，兩側的液面保持水平。

（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100ml的。選A。

（8）計算NaN₃樣品的純度。

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

130：84= X×0.140g：0.084g

X="92.86%"

答：NaN₃樣品的純度92.86%。

考點：化學方程式的書寫；實驗設計與探究；根據化學方程式計算。

點評：本題綜合性很強，難度較大，實驗探究過程中，要充分利用題中給定的信息。根據化學方程式計算，要注意解題的步驟，設、寫、找、列、解、答。