Question

3．叠氮化钠（NaN₃）是一种无色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，广泛应用于汽车安全气囊．某硝酸工厂拟通过下列方法处理尾气并制备叠氮化钠

（1）物质的量之比1：1的NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应的化学方程式为NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．
（2）结晶时加入乙醇的目的是降低NaN₃的溶解度使其析出；用乙醚洗涤的目的是减少晶体的损失．
（3）汽车剧烈碰撞时，安全气囊中发生反应：10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑．假定汽车中某个安全气囊容积为44.8L．
①标出上述反应的电子转移方向及数目．
②欲使气囊中充满标准状况下氮气，则该安全气囊至少应装入KNO₃的质量多少克？（写出计算过程，不考虑固体的体积）．

Answer 1

分析 （1）物质的量之比1：1的NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应，发生氧化还原反应生成NaNO₂；
（2）由信息可知，NaN₃是一种无色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，以此分析；
（3）①只有N元素的化合价变化，氧化还原反应中，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数，据此表示电子转移情况；
②安全气囊容积为56L，气囊中充满标准状况下氮气，氮气的物质的量为$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol，结合10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑及m=nM计算．

解答 解：（1）物质的量之比1：1的NO和NO₂混合气体与NaOH溶液反应，发生氧化还原反应生成NaNO₂，由电子及原子守恒可知反应为NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，
故答案为：NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O；
（2）由信息可知，NaN₃是一种无色晶体，易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，则结晶时加入乙醇的目的是降低NaN₃的溶解度使其析出；用乙醚洗涤的目的是减少晶体的损失防止晶体溶解，
故答案为：降低NaN₃的溶解度使其析出；减少晶体的损失；
（3）①只有N元素的化合价变化，氧化还原反应中，化合价降低值=化合价升高值=转移电子数，由N元素的化合价降低可知，该反应转移10e^-，则电子转移情况为，
故答案为：；
②安全气囊容积为56L，气囊中充满标准状况下氮气，氮气的物质的量为$\frac{56L}{22.4L/mol}$=2.5mol，由10NaN₃+2KNO₃$\frac{\underline{\;撞击\;}}{\;}$K₂O+5Na₂O+16N₂↑可知，需要NaN₃和KNO₃的物质的量分别为2.5mol×$\frac{10}{16}$、2.5mol×$\frac{2}{16}$，则安全气囊应装入NaN₃和KNO₃的总质量为2.5mol×$\frac{10}{16}$×65g/mol+2.5mol×$\frac{2}{16}$×101g/mol=133.1g，
答：安全气囊应装入NaN₃和KNO₃的总质量为133.1g．

点评 本题以物质的制备考查氧化还原反应及计算、混合物分离提纯等，注重高频考点的考查，侧重化学反应原理应用及计算能力的考查，题目难度中等．