Question

3．疊氮化鈉（NaN₃）是一種無色晶體，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，廣泛應用于汽車安全氣囊．某硝酸工廠擬通過下列方法處理尾氣并制備疊氮化鈉

（1）物質的量之比1：1的NO和NO₂混合氣體與NaOH溶液反應的化學方程式為NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．
（2）結晶時加入乙醇的目的是降低NaN₃的溶解度使其析出；用乙醚洗滌的目的是減少晶體的損失．
（3）汽車劇烈碰撞時，安全氣囊中發生反應：10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑．假定汽車中某個安全氣囊容積為44.8L．
①標出上述反應的電子轉移方向及數目．
②欲使氣囊中充滿標準狀況下氮氣，則該安全氣囊至少應裝入KNO₃的質量多少克？（寫出計算過程，不考慮固體的體積）．

Answer 1

分析 （1）物質的量之比1：1的NO和NO₂混合氣體與NaOH溶液反應，發生氧化還原反應生成NaNO₂；
（2）由信息可知，NaN₃是一種無色晶體，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，以此分析；
（3）①只有N元素的化合價變化，氧化還原反應中，化合價降低值=化合價升高值=轉移電子數，據此表示電子轉移情況；
②安全氣囊容積為56L，氣囊中充滿標準狀況下氮氣，氮氣的物質的量為$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol，結合10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑及m=nM計算．

解答 解：（1）物質的量之比1：1的NO和NO₂混合氣體與NaOH溶液反應，發生氧化還原反應生成NaNO₂，由電子及原子守恒可知反應為NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，
故答案為：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O；
（2）由信息可知，NaN₃是一種無色晶體，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，則結晶時加入乙醇的目的是降低NaN₃的溶解度使其析出；用乙醚洗滌的目的是減少晶體的損失防止晶體溶解，
故答案為：降低NaN₃的溶解度使其析出；減少晶體的損失；
（3）①只有N元素的化合價變化，氧化還原反應中，化合價降低值=化合價升高值=轉移電子數，由N元素的化合價降低可知，該反應轉移10e^-，則電子轉移情況為，
故答案為：；
②安全氣囊容積為56L，氣囊中充滿標準狀況下氮氣，氮氣的物質的量為$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol，由10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑可知，需要NaN₃和KNO₃的物質的量分別為2.5mol×$\frac{10}{16}$、2.5mol×$\frac{2}{16}$，則安全氣囊應裝入NaN₃和KNO₃的總質量為2.5mol×$\frac{10}{16}$×65g/mol+2.5mol×$\frac{2}{16}$×101g/mol=133.1g，
答：安全氣囊應裝入NaN₃和KNO₃的總質量為133.1g．

點評 本題以物質的制備考查氧化還原反應及計算、混合物分離提純等，注重高頻考點的考查，側重化學反應原理應用及計算能力的考查，題目難度中等．