Question

疊氮化鈉（NaN₃）被廣泛應用于汽車安全氣囊，某化學小組同學對其進行下列研究．
[查閱資料]
①NaN₃受撞擊會生成Na、N₂．
②NaN₃遇鹽酸、H₂SO₄溶液無氣體生成．
③堿石灰是CaO和 NaOH的混合物．
④NaN₃的制備方法是：將金屬鈉與液態(tài)氨反應制得NaNH₂，再將NaNH₂與N₂O反應可生成NaN₃、NaOH和氨氣（NH₃）．
[問題探究]
（1）汽車經(jīng)撞擊后，30毫秒內(nèi)引發(fā)NaN₃迅速分解，寫出該反應的化學方程式：

2NaN₃

撞擊  .

2Na+3N₂↑

．
（2）工業(yè)級NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是（用化學方程式表示）：

2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O

．
（3）為測定某工業(yè)級NaN₃樣品中含有Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)，化學小組同學設(shè)計了如下實驗裝置．

①小明同學認為通過測定裝置 I中反應前后B的質(zhì)量差，再通過相應計算，就可測定Na₂CO₃的純度，小組內(nèi)同學通過討論認為不可以，其理由可能是

濃鹽酸有揮發(fā)性，揮發(fā)出的氯化氫氣體會帶來實驗誤差

．
②小剛同學在大家討論的基礎(chǔ)上，設(shè)計了裝置II．請分析：裝置II中A的作用

吸收空氣中的二氧化碳和水

；若無裝置C，對測定結(jié)果造成的影響是

偏大

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）；
③根據(jù)裝置II，小組同學設(shè)計的實驗步驟有：
a．稱量裝置D．
b．稱量樣品，檢查裝置氣密性．
c．打開彈簧夾，鼓入空氣．
d．打開分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，關(guān)閉活塞和玻璃塞．
其正確順序為

bcadca

（填字母序號，可重復）．
（4）該小組對某一工業(yè)級NaN₃樣品進行檢測．取100克該樣品于燒杯中，加水將其溶解，然后逐滴加入一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的稀硫酸并不斷振蕩．
首先發(fā)生的反應是：2Na₂CO₃+H₂SO₄=2NaHCO₃+Na₂SO₄；
然后發(fā)生的反應是：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；
在上述過程中生成二氧化碳的質(zhì)量與加入稀硫酸質(zhì)量的關(guān)系如圖甲所示．

①請你根據(jù)以上信息，在圖乙的坐標系中畫出檢測過程中燒杯中溶液的質(zhì)量隨滴加硫酸溶液質(zhì)量的變化曲線．
②計算該樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)信息“NaN₃受撞擊會生成Na、N₂”判斷反應物、生成物、反應條件，然后寫出方程式；
（2）氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應反應生成碳酸鈉，據(jù)此回答；
（3）①濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體，進入B裝置；二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置B中冷凝而被吸收；裝置A內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置B吸收；A中生成的二氧化碳不能全部進入B裝置，使實驗產(chǎn)生誤差等．據(jù)此分析；
②根據(jù)堿石灰、濃硫酸、澄清石灰水的成分和用途回答；
③根據(jù)反應原理設(shè)計試驗步驟；
（4）①從題目中給出的反應原理和圖象進行分析解答；
②此反應的總的化學方程式是Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，根據(jù)圖中生成的二氧化碳的質(zhì)量和化學方程式Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑計算出樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，然后根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式便可計算出樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)．

解答：解（1）根據(jù)題目中信息“NaN₃受撞擊會生成Na、N₂”可得此反應的反應物是疊氮化鈉，生成物是鈉和氮氣，反應條件是撞擊，故答案為：2NaN₃

撞擊  .

2Na+3N₂↑；
（2）工業(yè)級NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是氫氧化鈉和空氣中的二氧化碳反應反應生成碳酸鈉，故答案為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O
（3）①裝置I用濃鹽酸與樣品反應，濃鹽酸具有揮發(fā)性，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置B吸收，二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置B中冷凝而被吸收；裝置A內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置B吸收；A中生成的二氧化碳不能全部進入B裝置，使實驗產(chǎn)生誤差等．故答案為：濃鹽酸有揮發(fā)性，揮發(fā)出的氯化氫氣體會帶來實驗誤差；
②裝置II中A中藥品是堿石灰，堿石灰可作干燥劑，能吸收空氣中的水分和二氧化碳，防止空氣中水蒸汽和二氧化碳干擾試驗；C裝置的濃硫酸干燥CO₂氣體，若無C裝置會使實驗結(jié)果偏大；CO₂通入澄清石灰水，使澄清石灰水變渾濁，裝置E的作用是檢驗二氧化碳是否被D裝置完全吸收，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置．故答案為：吸收空氣中的二氧化碳和水；偏大；
③根據(jù)裝置II，小組同學設(shè)計的實驗步驟為：稱量樣品，檢查裝置氣密性；打開彈簧夾，鼓入空氣；稱量裝置D；打開分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，關(guān)閉活塞和玻璃塞；打開彈簧夾，鼓入空氣；稱量裝置D；其正確順序為 bcadca；
（4）①本實驗中首先發(fā)生的反應是：2Na₂CO₃+H₂SO₄=2NaHCO₃+Na₂SO₄，然后發(fā)生的反應是：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑．從圖甲可看出當加入稀硫酸的質(zhì)量是50g時開始生成二氧化碳，從而導致溶液質(zhì)量增加變慢；當加入稀硫酸100g的時候，二氧化碳不再產(chǎn)生，溶液質(zhì)量增加速率恢復到以前．故答案為：

②從圖甲看，最多生成的二氧化碳的質(zhì)量是4.4g．設(shè)樣品中碳酸鈉的質(zhì)量是x．
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      4.4g

106

x

=

44

4.4g

解得：x=10.6g
根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式可得該樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)為：

10.6g

100g

×100%=10.6%
答：該樣品中純堿的質(zhì)量分數(shù)為10.6%．

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(zhì)教育培養(yǎng)學生能力的要求，對這類題目要重點訓練．