Question

洗車安全氣囊是行車安全的重要保障．當車輛發(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，從而保護司機及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學原理，取安全裝置中的粉末進行實驗．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準狀況下的體積為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)生成化合物丙和另外一種單質(zhì)．化合物丙置于空氣中可轉(zhuǎn)化為可溶性鹽和一種氣態(tài)單質(zhì)．請回答下列問題：
（1）甲的化學式為

 

，丙的電子式為

 

．
（2）若丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學方程式為

 

；將該碳酸氫鹽溶于水配成溶液，則溶液中各離子濃度大小關(guān)系為：

 

．
（3）單質(zhì)乙與紅棕色粉末發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為

 

，安全氣囊中紅棕色粉末的作用是

 

．
（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

 

．
    A．KCl      B．KNO₃      C．Na₂S      D．CuO．

Answer 1

考點：無機物的推斷

專題：推斷題

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，則甲中含有兩種元素，甲是可溶性物質(zhì)，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)，則乙為Na，氮氣物質(zhì)的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol、其質(zhì)量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素質(zhì)量=13g-8.4g=4.6g，物質(zhì)的量=

4.6g

23g/mol

=0.2mol，故甲中Na、N原子數(shù)目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，則甲為NaN₃，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成過氧化鈉和鐵，所以丙是過氧化鈉，過氧化鈉與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，還有氧氣生成，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)來分析解答．

解答： 解：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，則甲中含有兩種元素，甲是可溶性物質(zhì)，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)，則乙為Na，氮氣物質(zhì)的量=

6.72L

22.4L/mol

=0.3mol、其質(zhì)量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素質(zhì)量=13g-8.4g=4.6g，物質(zhì)的量=

4.6g

23g/mol

=0.2mol，故甲中Na、N原子數(shù)目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，則甲為NaN₃，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成過氧化鈉和鐵，所以丙是過氧化鈉，過氧化鈉與空氣接觸可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉，還有氧氣生成，
（1）通過以上分析知，甲的化學式為：NaN₃，丙為過氧化鈉，其電子式為，
故答案為：NaN₃；；
（2）丙是過氧化鈉，在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則該反應(yīng)是過氧化鈉和二氧化碳、水反應(yīng)生成碳酸氫鈉和氧氣，反應(yīng)的化學方程式為2Na₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂，碳酸氫鈉溶液中碳酸氫根的水解程度大于電離程度，溶液呈堿性，且水解和電離程度都較小，主要以HCO₃^-形式存在，溶液中離子濃度為：c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：2Na₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂；c（Na⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
（3）高溫條件下，鈉和氧化鐵反應(yīng)生成過氧化鈉和鐵，反應(yīng)方程式為：6Na+2Fe₂O₃

高溫  .

3Na₂O₂+4Fe，鈉和氧化鐵反應(yīng)時，氧化鐵作氧化劑，且該反應(yīng)放出大量熱，能提供能量促進氮化鈉分解，
故答案為：6Na+2Fe₂O₃

高溫  .

3Na₂O₂+4Fe，充當氧化劑，除去氮化鈉分解產(chǎn)生的金屬鈉（金屬鈉溶于水產(chǎn)生大量的熱和堿性有害物質(zhì)），提供大量的熱量用于氮化鈉的迅速分解；
（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)生氮氣與氧氣反應(yīng)，選項中能和鈉反應(yīng)的是氧化銅，故選：D．

點評：本題考查無機物的推斷，屬于計算型推斷，綜合考查元和化合物的知識，明確物質(zhì)的性質(zhì)及其顏色是解本題關(guān)鍵，難度較大．