Question

9．化學反應(yīng)的條件多種多樣，“撞擊”也是其中的一種．如：NaN₃、Fe₂O₃、KClO₄、NaHCO₃等組成的混合物受撞擊時會產(chǎn)生大量氣體，因而曾用作汽車安全氣囊的產(chǎn)氣藥劑，其原理如下：
①NaN₃受撞擊分解產(chǎn)生金屬鈉和氮氣；
②金屬鈉將Fe₂O₃中鐵置換出來，同時又將KClO₄還原為KCl；
③NaHCO₃受熱分解．
請回答下列問題：
（1）KClO₄（高氯酸鉀）中氯元素的化合價為+7，NaN₃（疊氮酸鈉）中陰離子的符號為N₃^-．
（2）若取100g上述產(chǎn)氣藥劑進行實驗（假設(shè)各物質(zhì)均反應(yīng)完全）
①產(chǎn)生的氣體成分有CO₂、N₂、H₂O（填化學式）．
②所得固體產(chǎn)物遇水顯強堿性，則固體產(chǎn)物中有Na₂O、Na₂CO₃（填化學式）．
③若氣體通過足量的堿石灰后體積為33.6L（標準狀況），則產(chǎn)氣藥劑中NaN₃的質(zhì)量分數(shù)為65%．
（3）欲使各物質(zhì)均反應(yīng)完全，從最初反應(yīng)物和最終生成物的組成來分析，產(chǎn)氣藥劑中有關(guān)物質(zhì)的物質(zhì)的量n（ NaN₃）、n（Fe₂O₃）、n（KClO₄）三者之間，應(yīng)滿足的定量關(guān)系是n（NaN₃）=6n（Fe₂O₃）+8n（KClO₄）．
（4）已知相關(guān)物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的曲線如圖，請補充完整實驗室制取KClO₄的步驟為：稱取一定質(zhì)量的KCl、NaClO₄溶解后加熱，冷卻結(jié)晶，過濾，蒸餾水洗滌干凈，真空干燥得到KClO₄．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零進行分析解答；NaN₃（疊氮酸鈉）中陰離子的符號為N₃^-；
（2）NaN₃受撞擊分解產(chǎn)生金屬鈉和氮氣，反應(yīng)方程式為2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑；金屬鈉將Fe₂O₃中鐵置換出來，同時又將KClO₄還原為KCl，反應(yīng)方程式為Fe₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，KClO₄+8Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$KCl+4Na₂O；NaHCO₃不穩(wěn)定，受熱易分解，生成穩(wěn)定的Na₂CO₃、H₂O、CO₂，反應(yīng)方程式為2NaHCO₃ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂CO₃+CO₂↑+H₂O，據(jù)此分析解答；
（3）根據(jù)反應(yīng)方程式依次為2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑，F(xiàn)e₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，KClO₄+8Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$KCl+4Na₂O分析；
（4）由溶解度圖可知，NaClO₄溶解度較大，KClO₄溶解度較小，從溶液中制取KClO₄，稱取一定質(zhì)量的KCl、NaClO₄溶解后加熱反應(yīng)、再冷卻結(jié)晶，過濾，蒸餾水洗滌干凈，真空干燥得到KClO₄．

解答 解：（1）根據(jù)在化合物中正負化合價代數(shù)和為零，可得高氯酸鉀中氯元素的化合價為：（+1）+x+（-2）×4=0，解答 x=+7；NaN₃（疊氮酸鈉）中陰離子的符號為N₃^-；故答案為：+7；N₃^-；
（2）①根據(jù)以上分析，氣藥劑反應(yīng)生成的混合氣體為CO₂、N₂、H₂O，故答案為：CO₂、N₂、H₂O；
②根據(jù)以上分析，固體產(chǎn)物中有Na₂O、Na₂CO₃，故答案為：Na₂O、Na₂CO₃；
③氣藥劑反應(yīng)生成的混合氣體為H₂O、CO₂、N₂，堿石灰恰好能吸收水和二氧化碳，所以若氣體通過足量的堿石灰后體積為33.6L（標準狀況）即N₂，物質(zhì)的量為$\frac{33.6L}{22.4L/mol}$=1.5mol，化學反應(yīng)過程中遵守氮原子守恒，可知NaN₃的物質(zhì)的量為$\frac{1.5mol×2}{3}$=1mol，NaN₃的質(zhì)量為1mol×65g/mol=65g，氣藥劑中NaN₃的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{65g}{100g}$×100%=65%，故答案為：65%；
（3）由以上分析，反應(yīng)方程式依次為2NaN₃ $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Na+3N₂↑，F(xiàn)e₂O₃+6Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，KClO₄+8Na $\frac{\underline{\;撞擊\;}}{\;}$KCl+4Na₂O，所以欲使各物質(zhì)均反應(yīng)完全，則有n（ NaN₃）=6n（Fe₂O₃）+8n（KClO₄），故答案為：n（ NaN₃）=6n（Fe₂O₃）+8n（KClO₄）；
（4）由溶解度圖可知，NaClO₄溶解度較大，KClO₄溶解度較小，從溶液中制取KClO₄，稱取一定質(zhì)量的KCl、NaClO₄溶解后加熱反應(yīng)、再冷卻結(jié)晶，過濾，蒸餾水洗滌干凈，真空干燥得到KClO₄，故答案為：冷卻結(jié)晶，過濾．

點評 本題以汽車安全氣囊的產(chǎn)氣藥劑為載體，考查化學反應(yīng)方程式的書寫、化合價的計算以及物質(zhì)的量與質(zhì)量、氣體摩爾體積之間的計算，原子守恒等，屬于拼合型題目，側(cè)重對基礎(chǔ)知識的考查，中等難度．