Question

1．汽車安全氣囊是行車安全的重要保障．當(dāng)車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點火使其中的粉末分解釋放出大量的氮氣形成氣囊，從而保護(hù)司機(jī)及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，取安全裝置中的粉末進(jìn)行實驗．經(jīng)組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解．經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸．取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L．單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì)．化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽．
請回答下列問題：
（1）甲的化學(xué)式為NaN₃，
（2）若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃
（3）安全氣囊中紅棕色粉末的作用是避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害
（4）以下物質(zhì)中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是BD
A．KCl                  B．KNO₃            C．Na₂S             D．CuO
（5）設(shè)計一個實驗方案，探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分（不考慮結(jié)晶水合物）
準(zhǔn)確稱取一定量的生成物．加熱至恒重后，如果試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物．

Answer 1

分析 粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解，經(jīng)檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸，則該紅棕色固體是氧化鐵；取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L，則甲中含有兩種元素，且甲是可溶性物質(zhì)，加熱時能分解生成氮氣和單質(zhì)，則甲是氮化鈉，乙是鈉，單質(zhì)乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì)，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成氧化鈉和鐵，所以丙是氧化鈉，化合物丙與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽，過氧化鈉和二氧化碳能反應(yīng)生成可溶性鹽，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來分析解答．
（1）根據(jù)題干信息推導(dǎo)出甲、乙、丙三種物質(zhì)，由分解的甲的質(zhì)量和產(chǎn)生的氮氣體積確定甲的化學(xué)式；
（2）根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來書寫化學(xué)方程式；
（3）根據(jù)單質(zhì)和紅棕色粉末發(fā)生的置換反應(yīng)來分析；
（4）根據(jù)紅棕色粉末氧化鐵的作用來尋找可替代的物質(zhì)；
（5）根據(jù)可溶鹽的可能組成情況結(jié)合鹽的性質(zhì)進(jìn)行檢驗．

解答 解：（1）Na、Fe、N、O四種元素組成的化合物中為紅棕色且可溶于鹽酸的只有Fe₂O₃，在四種元素組成的單質(zhì)中，可以在高溫隔絕空氣的條件下與Fe₂O₃反應(yīng)的就只有金屬鈉了，因此單質(zhì)乙是鈉，化合物甲是由Na和N元素組成，13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質(zhì)乙，生成的氮氣折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為6.72L，即0.3mol，經(jīng)計算知Na和N的原子個數(shù)比是1：3，所以化合物甲的化學(xué)式為NaN₃，
故答案為：NaN₃；
（2）因為丙是在高溫隔絕空氣的條件下生成的，在根據(jù)丙的性質(zhì)可知丙只能是Na₂O而不是Na₂O₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃，
故答案為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃；
（3）鈉和氧化鐵發(fā)生的置換反應(yīng)方程式為：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，所以安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害，
故答案為：避免分解產(chǎn)生的金屬鈉可能產(chǎn)生的危害；
（4）安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產(chǎn)生的活潑的鈉，硝酸鉀本身受熱分解產(chǎn)生氧氣，可以和金屬鈉反應(yīng)，選項中能和鈉反應(yīng)的還有氧化銅，
故答案為：BD；
（5）氧化鈉跟空氣接觸所得的可溶性的鹽成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，碳酸氫鈉受熱容易分解，碳酸鈉受熱穩(wěn)定，故可以用加熱的辦法來確定成分，實驗方案為：準(zhǔn)確稱取一定量的生成物．加熱至恒重后，如果試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，
故答案為：準(zhǔn)確稱取一定量的生成物．加熱至恒重后，如果試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據(jù)失重的量在試樣總質(zhì)量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物．

點評 本題以推斷題的形式考查學(xué)生元素和化合物的知識，明確物質(zhì)的性質(zhì)及其顏色是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．