题目内容
8．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受撞击会迅速分解生成Na、N2，写出该反应的化学方程式2NaN3$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N2↑．
②NaN3遇盐酸、H2SO4溶液无气体生成；
③碱石灰是CaO和 NaOH的混合物；
④NaN3工业上制备方法是：将金属钠与液态氨反应制得NaNH2，再将NaNH2与N2O反应可生成NaN3、NaOH和气体X，该反应的化学方程式为2NaNH2+N2O=NaN3+NaOH+X；则X的化学式为NH3．
【问题探究】
（一）测定某工业级NaN3样品中Na2CO3的质量分数
（1）工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3，其原因是（用化学方程式表示）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（2）某同学设计如图1装置测出碳酸钠的质量分数，其实验数据记录如下：
| 称量项目 | 称量时间 | 质量（g） |
| 试样 | 100.00 | |
| 装置+稀硫酸质量 | 241.20 | |
| 装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后15秒 | 339.20 |
| 装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后35秒 | 339.00 |
| 装置+稀硫酸质量+试样 | 反应开始后55秒 | 339.00 |
②若无浓硫酸的洗气装置，会使测定的结果偏大（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；
③利用表中数据计算出碳酸钠的质量分数为5.3%．
【问题探究】
（二）测定某工业级样品中NaN3的质量分数
小谈同学精确称量0.140g NaN3样品，设计如图2装置测定其质量分数．
已知2NaN3→3N2（NaN3中的N全部转化为N2，其他产物略），反应中放出大量的热．
（1）检查该装置气密性的方法是：连接好装置，从水准管注水，左右两边出现稳定的液面差，说明气密性良好．
（2）使用冷水冷凝的目的是：使水蒸气液化．
（3）倾斜锥形瓶使小试管中的NaN3样品与M溶液接触充分反应． 常温下测得量气管读数为67.2mL（N2的密度为1.25g/L），则实验中选用的量气管规格合适的是A（填字母序号）．
A.100mL B.1L C.2L
（4）计算工业级样品中NaN3的质量分数（写出计算过程，结果保留0.1%）．
分析 【查阅资料】：
①根据信息判断反应物、生成物、反应条件，然后写出方程式；
④根据质量守恒定律的实质来判断X的化学式，再根据气体的酸碱性考虑；
【问题探究】：
（一）
（1）氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应反应生成碳酸钠，据此回答；
（2）①从题目中给出的反应原理进行分析解答；
②根据C装置的浓硫酸干燥CO2气体，若无C装置会使实验结果偏大解答；
③根据表中信息可知：反应前后减少的质量为生成的二氧化碳的质量，利用生成的二氧化碳的质量和化学方程式Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑计算出样品中碳酸钠的质量，然后根据质量分数公式便可计算出样品中纯碱的质量分数．
（二）
（1）根据出现液面差后，如装置严密，装置内的气压不变的情况回答．
（2）反应可能产生水蒸气，使用冷水冷凝可除去生成的气体中的水蒸气；
（3）量取体积时，量筒的量程要和所测体积相近，且只能一次量出．
（4）先根据体积和密谋计算氮气的体积，再利用关系式2NaN3→3N2计算NaN3样品的纯度．
解答 解：（1）汽车经撞击后，30毫秒内引发NaN3迅速分解为Na、N2，即反应物是NaN3，生成物是Na、N2，条件是撞击，所以反应方程式为 2NaN3$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N2↑；
（2）根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，可确定气体X的化学式为：NH3，氨气溶于水形成的氨水显碱性，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，使无色酚酞试液变红色，所以可以用无色酚酞试纸或红色石蕊试纸检测；
【问题探究】：
（1）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
（2）①锥形瓶中发生的反应方程式：Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑；
②C装置的浓硫酸干燥CO2气体，若无C装置会使实验结果偏大；
③根据表中信息可知：反应前后减少的质量为生成的二氧化碳的质量，二氧化碳的质量=100.00g+241，20g-339.00g=2.2g
设样品中碳酸钠的质量是x．
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑
106 44
x 2.2g
$\frac{106}{x}=\frac{44}{2.2g}$
x=5.3g
碳酸钠的质量分数为：$\frac{5.3g}{100g}$×100%=5.3%
（二）
（1）连接好装置，从水准瓶注水，量气管中液面与右边液面形成高度差，做好标记，一段时间后，如装置严密，装置内气压不变，两边高度差不变；
（2）反应可能产生水蒸气，使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气．
（3）量取体积时，量筒的量程要和所测体积相近，且只能一次量出，所以选100mL的量筒．
（4）生成氮气的质量为67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g．
设NaN3样品的纯度X
2NaN3$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N2↑．
130 84
X•0.140g 0.084g
$\frac{130}{X×0.140g}=\frac{84}{0.084g}$
解得：X=92.9%
答案：
（一）①2NaN3$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$2Na+3N2↑；④NH3，
【问题探究】：
（一）（1）2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O； （2）①Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑；②偏大；③5.3%
（二）
（1）左右两边出现稳定的液面差；
（2）使水蒸气液化（或除去水蒸气）；
（3）A；
（4）92.9%．
点评 综合实验涉及知识面广，对学生思维能力要求高，既考查知识的识记、理解、迁移、运用，又考查分析、对比、归纳等思维能力，符合素质教育培养学生能力的要求，对这类题目要重点训练．
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金属用途广泛，其结构和性质等是化学的重要研究内容【教师提醒】它由Cu、Fe2O3两种固体中的一种或两种组成
【提出猜想】红色粉末可能的组成：猜想①只有Cu； 猜想②只有Fe2O3； 猜想③是Cu、Fe2O3的混合物
【实验探究】同学们为确定红色粉末的组成，称取该粉末5.0g装入硬质玻璃管中，如图1在通风橱中进行实验．开始时缓缓通入CO气体，过一段时间后再加热使其充分反应．待反应完全后，停止加热，继续通CO气体直至玻璃管冷却．
（1）在装置A中先通CO气体的目的是排净装置中的空气，防止加热时发生爆炸，A装置中发生反应的化学方程式为3CO+Fe2O3$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3CO2．
（2）反应前后称量相关装置和物质的总质量，其数据如表：
| 反应前 | 反应后 |
| 玻璃管和红色粉末的总质量为37.3g | 玻璃管和固体物质的总质量为36.1g |
（3）小林同学认为为了防止溶液倒吸，本实验停止加热前应先断开A和B的连接，小丽认为不需要，理由是因为一直通入CO气体，B中溶液不会倒吸到A装置中．
【反思评价】实验后小组内有同学指出：如图装置未进行尾气的处理．于是有同学设计了用图2装置代替原装置，实验装置图中采用虚线框内的装置，其作用有AB．
A．收集一氧化碳 B．吸收二氧化碳 C．检验二氧化碳．
【提出问题】久置固体的成分是什么？
【查阅资料】铁与氯化铁溶液在常温下发生反应生成氯化亚铁．
【作出猜想】久置固体中可能含有Fe、Fe2O3、CaO、Ca（OH）2和CaCO3．
【实验探究】
南南同学的方案：
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| 取少量固体放于试管中，滴加足量的稀盐酸． | 固体逐渐消失，有无色气体产生，得到浅绿色溶液． | 固体中一定含有Fe， 一定不含Fe2O3． |
（1）步骤①样品用磁铁吸引前需经过研碎，其中研碎的目的是增大接触面积，使反应充分．
（2）步骤②中固体溶解时放出大量热，由此可以判断固体中一定含有CaO．
（3）步骤③中反应的化学方程式是Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH．
北北同学对滤渣B又进行探究．
| 实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
| ①取滤渣B于试管中，加入适量稀盐酸 ②生成的气体通入澄清石灰水 | ①固体减少，有气泡冒出，溶液变为黄色 ②该溶液变浑浊． | 固体中一定含有CaCO3 和Fe2O3． |
【实验拓展】为增强双吸剂的吸收效果，常在双吸剂中加入一定量的NaCl，NaCl的作用可能是加快双吸剂中铁粉吸收O2的速率．
| A． | 铁丝在氧气中燃烧：火星四射，生成一种黑色固体 | |
| B． | 木炭在空气中燃烧：生成一种黑色固体 | |
| C． | 红磷在空气中燃烧：产生黄色火焰，生成大量的白色烟雾 | |
| D． | 硫粉在氧气中燃烧：产生淡蓝色火焰，生成一种刺激性气味的气体 |