Question

18．叠氮化钠（NaN₃）是一种无色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，广泛应用于汽车安全气囊．某硝酸工厂拟通过下列方法处理尾气并制备叠氮化钠．

（1）NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应可以合成NaNO₂，写出该反应的化学方程式并用单线桥标出该反应的电子转移方向和数目
（2）汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑．假定汽车中某个安全气囊容积为56L．
①该反应中的氧化剂为KNO₃还原剂为NaN₃（填化学式）
②欲使气囊中充满标准状况下氮气，则该安全气囊中生成的K₂O和Na₂O的总质量为多少克？（写出计算过程，保留一位小数，不考虑固体的体积）．

Answer 1

分析 （1）结合氧化还原反应电子守恒，物质的量之比1：1的NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应，发生氧化还原反应生成NaNO₂，NO中氮元素化合价+2价变化为+3价，NO₂中 但元素化合价+4价变化为+3价，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数，据此计算电子转移总数e-；
（2）①只有N元素的化合价变化，氧化还原反应中，元素化合价降低的物质做氧化剂，元素化合价升高的物质最还原剂；
②安全气囊容积为56L，气囊中充满标准状况下氮气，氮气的物质的量为$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol，结合10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑及m=nM计算．

解答 解：（1）物质的量之比1：1的NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应，发生氧化还原反应生成NaNO₂，由电子及原子守恒可知反应为NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，NO中氮元素化合价+2价变化为+3价，NO₂中 但元素化合价+4价变化为+3价，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数，据此计算电子转移总数e-；单线桥标注电子转移为：
故答案为：；
（2）①10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑，反应中氮元素化合价-$\frac{1}{3}$价变化为0价，+5价变化为0碱，所以元素化合降低的物质做氧化剂，KNO₃为氧化剂，元素化合价升高的做还原剂，NaN₃做还原剂，
故答案为：KNO₃；NaN₃；
②n（N₂）=$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol
设该安全气囊反应生成的K₂O质量为 x，Na₂O质量为x，则：
10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑
                                   94     310        16mol
                                   x          y         2.5mol
x=14.7g；
y=48.4g，
安全气囊中生成的K₂O和Na₂O的总质量为63.1克，
答：该安全气囊中生成的K₂O和Na₂O的总质量为63.1克

点评 本题以物质的制备考查氧化还原反应及计算、混合物分离提纯等，注重高频考点的考查，侧重化学反应原理应用及计算能力的考查，题目难度中等．