Question

14．安全气囊是行车安全的重要设施．当车辆发生碰撞的瞬间，安全装置通电点火使其中的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．为研究安全气囊工作的化学原理，取安全装置中的粉末进行研究．经实验分析，确定该粉末是一种混合物且只含Na、Fe、N、0四种元素．
（1）铁元素在元素周期表中的位置是第四周期、第Ⅷ族，Na原子结构示意图为，其中三种主族元素的离子半径从大到小的顺序是N^3-＞O^2-＞Na⁺ （用离子符号表示）
（2）水溶性实验表明，安全气囊中固体粉末部分溶解．不溶物为一种红棕色固体，可溶于盐酸．已知该不溶物能发生铝热反应，写出反应的化学方程式2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe．
（3）氮的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成一种盐，该盐晶体中含有的化学键类型是离子键、共价键
（4）有一种液态氮氢化合物，分子中氮与氢两种元素的质量比为7：1，是“神舟七号”飞船发射时使用的高能燃料之一，结构分析发现该分子结构中只有单键，与氨相似，则其的结构式为
已知8g液态液态氮氢化合物与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，放出375kJ的热量，写出该反应的热化学方程式N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）铁为26号元素位于第四周期第Ⅷ族；
Na元素原子核外有11个电子，有3个电子层，由里到外各层电子数依次为2、8、1；
电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小；
（2）不溶物为一种红棕色固体，可溶于盐酸，该不溶物能发生铝热反应，则红棕色不溶物为氧化铁，氧化铁与铝发生铝热反应生成氧化铝与铁；
（3）氮的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成一种盐，该盐为NH₄NO₃，含有离子键、共价键；
（4）有一种液态氮氢化合物戊，分子中氮与氢两种元素的质量比为7：1，分子中N、H原子数目之比为$\frac{7}{14}$：$\frac{1}{1}$=2：1，则戊为N₂H₄；液态戊与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，应生成氮气与水，8gN₂H₄的物质的量为$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，1molN₂H₄反应放出的热量为375kJ×$\frac{1mol}{0.25mol}$=1500kJ，标注物质聚集状态和对应反应的焓变写出热化学方程式．

解答 解：（1）铁为26号元素位于第四周期第Ⅷ族；
Na元素原子核外有11个电子，有3个电子层，由里到外各层电子数依次为2、8、1，原子结构示意图为；
N^3-、O^2-、Na⁺电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径N^3-＞O^2-＞Na⁺，
故答案为：第四周期第Ⅷ族；；N^3-＞O^2-＞Na⁺；
（2）不溶物为一种红棕色固体，可溶于盐酸，该不溶物能发生铝热反应，则红棕色不溶物为氧化铁，氧化铁与铝发生铝热反应生成氧化铝与铁，反应方程式为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe，
故答案为：2Al+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Al₂O₃+2Fe；
（3）氮的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应生成一种盐，该盐为NH₄NO₃，含有离子键、共价键；
故答案为：离子键、共价键；
（4）有一种液态氮氢化合物，分子中氮与氢两种元素的质量比为7：1，分子中N、H原子数目之比为$\frac{7}{14}$：$\frac{1}{1}$=2：1，则为N₂H₄，该分子结构中只有单键，与氨相似，则N原子之间形成1对共用电子对，N原子与H原子之间形成1对共用电子对，其结构式为：，液态戊与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，应生成氮气与水，8gN₂H₄的物质的量为$\frac{8g}{32g/mol}$=0.25mol，1molN₂H₄反应放出的热量为375kJ×$\frac{1mol}{0.25mol}$=1500kJ，反应热化学方程式为：N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500 kJ/mol，
故答案为：；N₂H₄（l）+2H₂O₂（l）═N₂（g）+4H₂O（g）△H=-1500 kJ/mol．

点评 本题考查原子结构与性质关系、离子半径半径、铝热反应、盐类水解、化学键等，难度不大，旨在考查学生对基础知识的理解掌握．