Question

叠氮化钠（NaN₃）被广泛应用于汽车安全气囊，某化学小组同学对其进行下列研究．
[查阅资料]
①NaN₃受撞击会生成Na、N₂．
②NaN₃遇盐酸、H₂SO₄溶液无气体生成．
③碱石灰是CaO和 NaOH的混合物．
④NaN₃的制备方法是：将金属钠与液态氨反应制得NaNH₂，再将NaNH₂与N₂O反应可生成NaN₃、NaOH和氨气（NH₃）．
[问题探究]
（1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN₃迅速分解，写出该反应的化学方程式：    ．
（2）工业级NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是（用化学方程式表示）：    ．
（3）为测定某工业级NaN₃样品中含有Na₂CO₃的质量分数，化学小组同学设计了如下实验装置．

①小明同学认为通过测定装置 I中反应前后B的质量差，再通过相应计算，就可测定Na₂CO₃的纯度，小组内同学通过讨论认为不可以，其理由可能是    ．
②小刚同学在大家讨论的基础上，设计了装置II．请分析：装置II中A的作用    ；若无装置C，对测定结果造成的影响是    （填“偏大”、“偏小”或“无影响”）；
③根据装置II，小组同学设计的实验步骤有：
a．称量装置D．
b．称量样品，检查装置气密性．
c．打开弹簧夹，鼓入空气．
d．打开分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞和玻璃塞．
其正确顺序为    （填字母序号，可重复）．
（4）该小组对某一工业级NaN₃样品进行检测．取100克该样品于烧杯中，加水将其溶解，然后逐滴加入一定溶质质量分数的稀硫酸并不断振荡．
首先发生的反应是：2Na₂CO₃+H₂SO₄=2NaHCO₃+Na₂SO₄；
然后发生的反应是：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑；
在上述过程中生成二氧化碳的质量与加入稀硫酸质量的关系如图甲所示．

①请你根据以上信息，在图乙的坐标系中画出检测过程中烧杯中溶液的质量随滴加硫酸溶液质量的变化曲线．
②计算该样品中纯碱的质量分数．

Answer 1

【答案】分析：（1）根据信息“NaN₃受撞击会生成Na、N₂”判断反应物、生成物、反应条件，然后写出方程式；
（2）氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应反应生成碳酸钠，据此回答；
（3）①浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体，进入B装置；二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置B中冷凝而被吸收；装置A内空气中的二氧化碳被装置B吸收；A中生成的二氧化碳不能全部进入B装置，使实验产生误差等．据此分析；
②根据碱石灰、浓硫酸、澄清石灰水的成分和用途回答；
③根据反应原理设计试验步骤；
（4）①从题目中给出的反应原理和图象进行分析解答；
②此反应的总的化学方程式是Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑，根据图中生成的二氧化碳的质量和化学方程式Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑计算出样品中碳酸钠的质量，然后根据质量分数公式便可计算出样品中纯碱的质量分数．
解答：解（1）根据题目中信息“NaN₃受撞击会生成Na、N₂”可得此反应的反应物是叠氮化钠，生成物是钠和氮气，反应条件是撞击，故答案为：2NaN₃2Na+3N₂↑；
（2）工业级NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应反应生成碳酸钠，故答案为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O
（3）①装置I用浓盐酸与样品反应，浓盐酸具有挥发性，产生的氯化氢气体被装置B吸收，二氧化碳气体逸出时带出的水蒸气在装置B中冷凝而被吸收；装置A内空气中的二氧化碳被装置B吸收；A中生成的二氧化碳不能全部进入B装置，使实验产生误差等．故答案为：浓盐酸有挥发性，挥发出的氯化氢气体会带来实验误差；
②装置II中A中药品是碱石灰，碱石灰可作干燥剂，能吸收空气中的水分和二氧化碳，防止空气中水蒸汽和二氧化碳干扰试验；C装置的浓硫酸干燥CO₂气体，若无C装置会使实验结果偏大；CO₂通入澄清石灰水，使澄清石灰水变浑浊，装置E的作用是检验二氧化碳是否被D装置完全吸收，防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入D装置．故答案为：吸收空气中的二氧化碳和水；偏大；
③根据装置II，小组同学设计的实验步骤为：称量样品，检查装置气密性；打开弹簧夹，鼓入空气；称量装置D；打开分液漏斗的活塞和玻璃塞，注入足量的稀硫酸，关闭活塞和玻璃塞；打开弹簧夹，鼓入空气；称量装置D；其正确顺序为 bcadca；
（4）①本实验中首先发生的反应是：2Na₂CO₃+H₂SO₄=2NaHCO₃+Na₂SO₄，然后发生的反应是：2NaHCO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑．从图甲可看出当加入稀硫酸的质量是50g时开始生成二氧化碳，从而导致溶液质量增加变慢；当加入稀硫酸100g的时候，二氧化碳不再产生，溶液质量增加速率恢复到以前．故答案为：

②从图甲看，最多生成的二氧化碳的质量是4.4g．设样品中碳酸钠的质量是x．
Na₂CO₃+H₂SO₄=Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106                    44
x                      4.4g
=
解得：x=10.6g
根据质量分数公式可得该样品中纯碱的质量分数为：×100%=10.6%
答：该样品中纯碱的质量分数为10.6%．
点评：综合实验涉及知识面广，对学生思维能力要求高，既考查知识的识记、理解、迁移、运用，又考查分析、对比、归纳等思维能力，符合素质教育培养学生能力的要求，对这类题目要重点训练．