Question

8．汽车安全气囊是行车安全的重要保障．当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的固体粉末分解释放出大量的氮气形成气囊，从而保护司机及乘客免受伤害．为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的固体粉末进行实验．经组成分析，确定该粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素．水溶性试验表明，固体粉末部分溶解．经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸．取13.0g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72L．单质乙在高温隔绝空气的条件下与不溶物红棕色粉末反应生成化合物丙和另一种单质．化合物丙与空气接触可转化为可溶性盐．
请回答下列问题：
（1）甲的化学式为NaN₃．
（2）若丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃
（3）单质乙与红棕色粉末发生反应的化学方程式为6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O安全气囊中红棕色粉末的作用是避免分解产生的钠可能产生危害
（4）以下物质中，有可能作为安全气囊中红棕色粉末替代品的是B
A．KCl      B．CuOC．Na₂S
（5）设计一个实验方案，探究化合物丙与空气接触后生成可溶性盐的成分（不考虑结晶水合物）可溶性盐的成分可能是Na₂CO₃或NaHCO₃或Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物．准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na₂CO₃；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为NaHCO₃或Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物．

Answer 1

分析 （1）根据题干信息推导出甲、乙、丙三种物质，粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素．水溶性试验表明，固体粉末部分溶解．经检测，可溶物为化合物甲；不溶物为红棕色固体，可溶于盐酸说明为氧化铁，在四种元素组成的单质中，可以在高温隔绝空气的条件下与Fe₂O₃反应的就只有金属钠了，因此单质乙是钠，化合物甲是由Na和N元素组成，由分解的甲的质量和产生的氮气体积确定甲的分子式；
（2）根据物质的性质来书写化学方程式，因为丙是在高温隔绝空气的条件下生成的，在根据丙的性质可知丙只能是Na₂O；
（3）根据单质和红棕色粉末发生的置换反应来分析，钠和氧化铁发生的置换反应生成铁和氧化钠，安全气囊中氧化铁粉末的作用是消耗产生的活泼的钠；
（4）根据红棕色粉末氧化铁的作用来寻找可替代的物质，需要和钠发生反应；
（5）根据可溶盐的可能组成情况结合盐的性质进行检验，氧化钠跟空气接触所得的可溶性的盐成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃与NaHCO₃混合物，依据碳酸氢钠受热分解的性质设计实验检验．

解答 解：（1）Na、Fe、N、O四种元素组成的化合物中为红棕色且可溶于盐酸的只有Fe₂O₃，在四种元素组成的单质中，可以在高温隔绝空气的条件下与Fe₂O₃反应的就只有金属钠了，因此单质乙是钠，化合物甲是由Na和N元素组成，13.0g化合物甲，加热使其完全分解，生成氮气和单质乙，生成的氮气折合成标准状况下的体积为6.72L，即0.3mol，经计算知Na和N的原子个数比是1：3，所以化合物甲的化学式为NaN₃，是一种离子化合物，故填：NaN₃，
故答案为：NaN₃；
（2）因为丙是在高温隔绝空气的条件下生成的，在根据丙的性质可知丙只能是Na₂O而不是Na₂O₂，反应的化学方程式为：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃，故填：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃，
故答案为：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃；
（3）钠和氧化铁发生的置换反应方程式为：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，所以安全气囊中氧化铁粉末的作用是消耗产生的活泼的钠，避免分解产生的金属钠可能产生的危害，故填：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O、避免分解产生的金属钠可能产生的危害，
故答案为：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O；避免分解产生的钠可能产生危害；
（4）安全气囊中氧化铁粉末的作用是消耗产生的活泼的钠，硝酸钾本身受热分解产生氧气，可以和金属钠反应，选项中能和钠反应的还有氧化铜，故选B，
故答案为：B；
（5）氧化钠跟空气接触所得的可溶性的盐成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃与NaHCO₃混合物，碳酸氢钠受热容易分解，碳酸钠受热稳定，故可以用加热的办法来确定成分，故填：可溶性盐的成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃与NaHCO₃混合物；准确称取一定量的生成物．加热至恒重后，如果试样无失重，则为Na₂CO₃；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为NaHCO₃，或Na₂CO₃与NaHCO₃混合物，
故答案为：可溶性盐的成分可能是Na₂CO₃或NaHCO₃或Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物．准确称取一定量的生成物，加热至恒重后，如试样无失重，则为Na₂CO₃；如加热后失重，根据失重的量在试样总质量中的比例，即可推断出试样为NaHCO₃或Na₂CO₃与NaHCO₃的混合物；

点评 本题以推断题的形式考查学生元素和化合物的知识，是一道综合知识题目，难度较大．