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

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.

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