Question

洗車安全氣囊是德國安全的重要保障。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。經組成分析，確定該粉末僅Na、Fe、N、O四種元素。水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解。經檢測，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，生成氮氣和單質乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L。單質乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應生成化合物丙和另和一種單質�；�合物丙與空氣接觸可轉化為可溶性鹽。

請回答下列問題：

（1）甲的化學式為            ，丙的電子式為            。

（2）若丙在空氣中轉化為碳酸氫鹽，則反應的化學方程式為            。

（3）單質乙與紅棕色粉末發(fā)生反應的化學方程式為                      ，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

（5）設計一個實驗方案，探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分（不考慮結晶水合物）            。

Answer 1

【解析】

本題知識載體很新鮮，很生活，很化學。簡答式的題目首先要進行分析，確定設計的物質及反應才能完成各小題的內容。

題目關鍵詞：粉末分解釋放氮氣，粉末僅含Na、Fe、N、O，水溶性試驗部分溶解，可溶部分為化合物甲，不溶物紅棕色可溶于鹽酸。13.0g甲完全分解為N₂和單質乙，N₂6.72L，單質乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應生成化合物丙和另和一種單質。化合物丙與空氣接觸可轉化為可溶性鹽。

解題分析：1、粉末由兩種物質混合而成。2、紅棕色物質可能為Fe₂O₃\Fe(OH)₃等,根據題意只能是Fe₂O₃。3、甲只有兩種元素，且含N，必含Na。3、計算：N(6.72/22.4)*2*14=8.4g，則Na的物質的量為：（13-8.4）/23=0.2mol，N與Na的物質的量之比為：0.6:0.2=3:1，則化合物甲為Na₃N。4、在高溫下Na與Fe₂O₃反應的產物為Na₂O₂和Fe。

【答案】（1）Na₃N，(2)2N₂O₂+4CO₂+2H₂O=4NaHCO₃+O₂

(3)6Na+2Fe₂O₃=3Na₂O₂+4Fe ,紅色粉末的作用是充當氧化劑，除去氮化鈉分解產生的金屬鈉（金屬鈉溶于水產生大量的熱和堿性有害物質），提供大量的熱量用于氮化鈉的迅速分解。（4）從氧化性角度分析KNO₃、CuO均可，但KNO₃本身受熱分解，產生氧氣與氮氣反應。故選擇D. CuO。（5）實驗目的：檢驗Na₂O₂在空氣中與水或二氧化碳反應的產物，即檢驗NaOH和Na₂CO₃或NaHCO₃。實驗設計一：實驗原理：定量分析法。步驟：1、稱量混合固體的質量。2、將混合物加熱，并將氣體通入澄清石灰水，無氣體則無NaHCO₃，石灰水變渾濁則有NaHCO₃無NaOH，稱量石灰水質量變化量mg。3、加入過量鹽酸，將產生的氣體通入澄清石灰水，稱量石灰水質量增加量ng。4、通過m與n的計算獲得最終結果。實驗設計二：實驗原理：測定鹽酸用量與產生二氧化碳的量的關系確定混合物成分。1、不產生二氧化碳則混合物只有NaOH。2、開始產生二氧化碳前，與開始產生二氧化碳直到最大量消耗的鹽酸的體積比為1:1則只有Na₂CO₃。大于1:1則為NaOH與Na₂CO₃的混合物。小于1:1則為Na₂CO₃和NaHCO₃的混合物。即比較圖中a,b的大小。

教與學提示： 題型的難點1是通過定性和定量兩種方式確定物質的化學

成分，其中Na₃N又是學生很不熟悉的。難點2是氧化還原方程式的書寫與配平，及氧化還原原理的應用。難點3是實驗設計，通過定量來定性。但，題目設計與問題設計都在平時的練習與討論中必然會涉及。比如實驗設計部分，在省市多次統(tǒng)考中均有有關碳酸鹽與酸反應定量問題出現過，或反復練習過。但，在簡答的環(huán)境中也還是有難度的。解題中要動用到平時知識的積累，決定成敗還是在平時。