Question

17．叠氮化钠（化学式为NaN₃，易溶于水）被广泛应用于汽车安全气囊，某兴趣小组同学对其进行研究．
【资料在线】①NaN₃受撞击会生成Na和N₂      ②NaN₃遇盐酸、硫酸溶液无气体生成
③碱石灰是CaO和 NaOH的混合物  ④NaN₃与可溶性的钙盐、钡盐不反应
【问题探究】
（1）NaN₃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，实验室检验X气体的方法是用湿润的红色石蕊试纸观察现象（或通入滴有无色酚酞的水中，观察现象）．
（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）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【Na₂CO₃纯度测定】
（3）为测定某工业级NaN₃样品中Na₂CO₃的质量分数，兴趣小组同学设计了如图1实验．

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，其理由可能是二氧化碳中混有浓盐酸挥发的氯化氢气体（或二氧化碳气体中混有水蒸气等合理即可）．
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的作用是吸收空气中的水和二氧化碳；若无装置C，对测定结果造成的影响是偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）；装置E的作用是检验二氧化碳已被吸尽．
③小静同学认为取少量NaN₃样品溶于水，滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液也可以测定样品中Na₂CO₃的质量分数，如何判断滴加的试剂已足量取上层清液继续滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，说明不足量，若没有白色沉淀，说明已足量；现取20gNaN₃样品溶于水配成100g溶液，不断加入Ba（NO₃）₂溶液，反应过程中溶液质量与加入Ba（NO₃）₂溶液的质量关系如图2所示，请回答：

ⅰ．反应生成BaCO₃沉淀的质量为1.97g．
ⅱ．计算样品中Na₂CO₃的质量分数．

Answer 1

分析 （1）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检验方法；
（2）根据氢氧化钠溶液可以和二氧化碳反应的性质来完成解答；
（3）①浓盐酸易挥发，产生的氯化氢气体，进入B装置；
②根据碱石灰、浓硫酸、澄清石灰水的成分和用途回答；
③根据碳酸钠能够和硝酸钡反应生成沉淀设计实验验证反应的程度；根据坐标结合质量守恒定律计算沉淀的质量，依据方程式计算碳酸钠及碳酸钠的质量分数．

解答 解（1）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；
故答案为：NH₃；用湿润的红色石蕊试纸观察现象（或通入滴有无色酚酞的水中，观察现象）；
（2）制备工业级NaN₃时同时生成氢氧化钠，它能和空气中的二氧化碳反应生成Na₂CO₃．
故答案为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
 （3）要测定某工业级NaN₃样品中含有Na₂CO₃的质量分数，根据NaN₃遇盐酸、H₂SO₄溶液无气体生成，而Na₂CO₃遇盐酸、H₂SO₄溶液生成CO₂气体，由CO₂的质量可以求出Na₂CO₃的质量，进而求出Na₂CO₃的质量分数；
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、B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：二氧化碳中混有浓盐酸挥发的氯化氢气体（或二氧化碳气体中混有水蒸气等合理即可）；
 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：吸收空气中的水和二氧化碳；偏大；检验二氧化碳已被吸尽；
③因为碳酸钠能够和硝酸钡反应产生碳酸钡沉淀，因此可以取上层清液继续滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，说明不足量，若没有白色沉淀，说明已足量；
ⅰ．根据坐标及质量守恒定律可知，产生沉淀的质量为：100g+100g-198.03g=1.97g；
ⅱ．根据化学方程式中碳酸钡的质量计算碳酸钠的质量，再计算碳酸钠的质量分数．
故答案为：取上层清液继续滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，说明不足量，若没有白色沉淀，说明已足量；
ⅰ.1.97；
ⅱ．设样品中Na₂CO₃的质量为x．
Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂═2NaNO₃+BaCO₃↓
106                       197
x                         1.97g
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{1.97g}$    x=1.06g
该样品中Na₂CO₃的质量分数为：$\frac{1.06g}{20g}$×100%=5.3%
答：该样品中Na₂CO₃的质量分数为5.3%．

点评 本题属于信息题的考查，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，是中考方向，对这类题目要重点训练．