Question

19．叠氮化钠（NaN₃）被广泛应用于汽车安全气囊，某兴趣小组对其进行下列研究．
【应用研究】
（1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN₃，迅速分解为Na、N₂，反应方程式为2NaN₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂↑．
【制备研究】
（2）将金属钠与液态氨反应得NaNH₂，再将NaNH₂与N₂O反应可生成NaN₃、NaOH和气体X，该反应的化学方程式为2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+X，实验室检验X气体使用的试纸是湿润无色酚酞试纸或红色石蕊试纸．

【Na₂CO₃质量分数测定】
工业级NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，为测定样品中Na₂CO₃的质量分数设计如图1装置（已知H₂SO₄溶液与NaN₃，反应不生成气体）．
（3）装置A的作用是除去空气中的二氧化碳和水蒸气．设计的实验步骤为：①精确称量样品，检查装置气密性；②打开弹簧夹，鼓入空气，称量装置C；③关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞；④再打开弹簧夹，鼓入空气；⑤再次称量装置C．
计算碳酸钠含量至少需要测定3（填数字）个数据．根据制备反应，分析工业级NaN₃中含有Na₂CO₃的可能原因制备过程中未除净的氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成的．
【NaN₃纯度测定】
精确称量0.140g NaN₃样品，设计如图2装置，测定其纯度．已知2NaN₃→3N₂（NaN₃中的N全部转化为N₂，其他产物略），反应中放出大量的热．
（4）检查该装置气密性的方法是连接好装置，从水准瓶注水，量气管中液面与右边液面形成高度差，做好标记，一段时间后，两边高度差不变（填“变大”、“变小”或“不变”），说明气密性良好．
（5）使小试管中的NaN₃样品与M溶液接触的操作是使锥形瓶倾斜．
（6）使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气．反应前应将液面调节到量气管的“0”刻度，并使两边液面相平，反应后读数时，还需要进行的操作是调节量气管使，两侧的液面保持水平．
（7）常温下测得量气管读数为67.2mL（N₂的密度为1.25g/L），则实验中选用的量气管规格合适的是A（填字母序号）．
A.100mL        B.1L       C.2L
（8）计算NaN₃样品的纯度（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）根据信息判断反应物、生成物、反应条件，然后写出方程式．
（2）根据质量守恒定律和氨水呈碱性回答．
（3）根据碱石灰的成分和用途回答前一空；④再打开弹簧夹，鼓入空气能将装置中残留的二氧化碳全部排入BC装置．
（4）根据出现液面差后，如装置严密，装置内的气压不变的情况回答．
（5）使锥形瓶倾斜，让小试管倾斜其中的药品流出来．
（6）反应可能产生水蒸气，使用冷水冷凝可除去生成的气体中的水蒸气；生成的气体进入量气管后，右管中液面上升，液柱形成的压强对气体体积大小有影响，反应后读数时，还需要进行的操作是调节量气管使，两侧的液面保持水平．
（7）量取体积时，量筒的量程要和所测体积相近，且只能一次量出．
（8）先根据体积和密谋计算氮气的体积，再利用关系式2NaN₃→3N₂计算NaN₃样品的纯度．

解答 解：（1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN₃迅速分解为Na、N₂，即反应物是NaN₃，生成物是Na、N₂，条件是撞击，所以反应方程式为 2NaN₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂↑．
（2）根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，可确定气体X为氨气，氨水呈碱性，检验时用无色酚酞试纸或红色石蕊试纸．
（3）碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠，二者既能吸收水分，又能吸收二氧化碳气体，所以A的作用是除去空气中的二氧化碳和水蒸气；④再打开弹簧夹，鼓入空气能将装置中残留的二氧化碳全部排入BC装置；计算碳酸钠含量，要知道样品的质量、反应前后C装置的质量，共3个数据；制备工业级NaN₃时同时生成氢氧化钠，它能和空气中的二氧化碳反应生成Na₂CO₃．
（4）连接好装置，从水准瓶注水，量气管中液面与右边液面形成高度差，做好标记，一段时间后，如装置严密，装置内气压不变，两边高度差不变．
（5）使小试管中的NaN₃样品与M溶液接触的操作是使锥形瓶倾斜，让小试管中的药品流出来．
（6）反应可能产生水蒸气，使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气；为了排除两侧液面不水平，液柱形成的压强对气体体积大小有影响，反应后读数时，还需要进行的操作是调节量气管使，两侧的液面保持水平．
（7）量取体积时，量筒的量程要和所测体积相近，且只能一次量出，所以选100mL的量筒．
（8）解：生成氮气的质量为67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
    设NaN₃样品的纯度X
     2NaN₃→3N₂
    130      84
X×0.140g   0.084g
   X=92.86%
答：NaN₃样品的纯度92.86%．
故答案为：（1）2NaN₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N₂↑；
（2）无色酚酞试纸或红色石蕊试纸；
（3）除去空气中的二氧化碳和水蒸气；鼓入空气；3；制备过程中未除净的氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成的；
（4）不变；
（5）使锥形瓶倾斜；
（6）除去生成的气体中的水蒸气；调节量气管使，两侧的液面保持水平；
（7）A；
（8）解：生成氮气的质量为67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
    设NaN₃样品的纯度X
     2NaN₃→3N₂
    130      84
X×0.140g   0.084g
   X=92.86%
答：NaN₃样品的纯度92.86%．

点评 综合实验涉及知识面广，对学生思维能力要求高，既考查知识的识记、理解、迁移、运用，又考查分析、对比、归纳等思维能力，符合素质教育培养学生能力的要求，是中考方向，对这类题目要重点训练．