Question

8．汽車安全氣囊是行車安全的重要保障．當車輛發(fā)生碰撞的瞬間，安全裝置通電點火使其中的固體粉末分解釋放出大量的氮氣形成氣囊，從而保護司機及乘客免受傷害．為研究安全氣囊工作的化學原理，取安全裝置中的固體粉末進行實驗．經組成分析，確定該粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解．經檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸．取13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L．單質乙在高溫隔絕空氣的條件下與不溶物紅棕色粉末反應生成化合物丙和另一種單質．化合物丙與空氣接觸可轉化為可溶性鹽．
請回答下列問題：
（1）甲的化學式為NaN₃．
（2）若丙在空氣中轉化為碳酸氫鹽，則反應的化學方程式為Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃
（3）單質乙與紅棕色粉末發(fā)生反應的化學方程式為6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O安全氣囊中紅棕色粉末的作用是避免分解產生的鈉可能產生危害
（4）以下物質中，有可能作為安全氣囊中紅棕色粉末替代品的是B
A．KCl      B．CuOC．Na₂S
（5）設計一個實驗方案，探究化合物丙與空氣接觸后生成可溶性鹽的成分（不考慮結晶水合物）可溶性鹽的成分可能是Na₂CO₃或NaHCO₃或Na₂CO₃與NaHCO₃的混合物．準確稱取一定量的生成物，加熱至恒重后，如試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據失重的量在試樣總質量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃或Na₂CO₃與NaHCO₃的混合物．

Answer 1

分析 （1）根據題干信息推導出甲、乙、丙三種物質，粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素．水溶性試驗表明，固體粉末部分溶解．經檢測，可溶物為化合物甲；不溶物為紅棕色固體，可溶于鹽酸說明為氧化鐵，在四種元素組成的單質中，可以在高溫隔絕空氣的條件下與Fe₂O₃反應的就只有金屬鈉了，因此單質乙是鈉，化合物甲是由Na和N元素組成，由分解的甲的質量和產生的氮氣體積確定甲的分子式；
（2）根據物質的性質來書寫化學方程式，因為丙是在高溫隔絕空氣的條件下生成的，在根據丙的性質可知丙只能是Na₂O；
（3）根據單質和紅棕色粉末發(fā)生的置換反應來分析，鈉和氧化鐵發(fā)生的置換反應生成鐵和氧化鈉，安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產生的活潑的鈉；
（4）根據紅棕色粉末氧化鐵的作用來尋找可替代的物質，需要和鈉發(fā)生反應；
（5）根據可溶鹽的可能組成情況結合鹽的性質進行檢驗，氧化鈉跟空氣接觸所得的可溶性的鹽成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，依據碳酸氫鈉受熱分解的性質設計實驗檢驗．

解答 解：（1）Na、Fe、N、O四種元素組成的化合物中為紅棕色且可溶于鹽酸的只有Fe₂O₃，在四種元素組成的單質中，可以在高溫隔絕空氣的條件下與Fe₂O₃反應的就只有金屬鈉了，因此單質乙是鈉，化合物甲是由Na和N元素組成，13.0g化合物甲，加熱使其完全分解，生成氮氣和單質乙，生成的氮氣折合成標準狀況下的體積為6.72L，即0.3mol，經計算知Na和N的原子個數比是1：3，所以化合物甲的化學式為NaN₃，是一種離子化合物，故填：NaN₃，
故答案為：NaN₃；
（2）因為丙是在高溫隔絕空氣的條件下生成的，在根據丙的性質可知丙只能是Na₂O而不是Na₂O₂，反應的化學方程式為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃，故填：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃，
故答案為：Na₂O+2CO₂+H₂O=2NaHCO₃；
（3）鈉和氧化鐵發(fā)生的置換反應方程式為：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O，所以安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產生的活潑的鈉，避免分解產生的金屬鈉可能產生的危害，故填：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O、避免分解產生的金屬鈉可能產生的危害，
故答案為：6Na+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3Na₂O；避免分解產生的鈉可能產生危害；
（4）安全氣囊中氧化鐵粉末的作用是消耗產生的活潑的鈉，硝酸鉀本身受熱分解產生氧氣，可以和金屬鈉反應，選項中能和鈉反應的還有氧化銅，故選B，
故答案為：B；
（5）氧化鈉跟空氣接觸所得的可溶性的鹽成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，碳酸氫鈉受熱容易分解，碳酸鈉受熱穩(wěn)定，故可以用加熱的辦法來確定成分，故填：可溶性鹽的成分可能是Na₂CO₃，或NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物；準確稱取一定量的生成物．加熱至恒重后，如果試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據失重的量在試樣總質量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃，或Na₂CO₃與NaHCO₃混合物，
故答案為：可溶性鹽的成分可能是Na₂CO₃或NaHCO₃或Na₂CO₃與NaHCO₃的混合物．準確稱取一定量的生成物，加熱至恒重后，如試樣無失重，則為Na₂CO₃；如加熱后失重，根據失重的量在試樣總質量中的比例，即可推斷出試樣為NaHCO₃或Na₂CO₃與NaHCO₃的混合物；

點評 本題以推斷題的形式考查學生元素和化合物的知識，是一道綜合知識題目，難度較大．