题目

叠氮化钠(NaN3)被广泛应用于汽车安全气囊,某化学小组同学对其进行下列研究. 【查阅资料】: ①NaN3受撞击会迅速分解生成Na、N2,写出该反应的化学方程式  . ②NaN3遇盐酸、H2SO4溶液无气体生成; ③碱石灰是CaO和 NaOH的混合物; ④NaN3工业上制备方法是:将金属钠与液态氨反应制得NaNH2,再将NaNH2与N2O反应可生成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  . 【问题探究】:(一)测定某工业级NaN3样品中Na2CO3的质量分数 (1)工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3,其原因是(用化学方程式表示)  ; (2)某同学设计如图1装置测出碳酸钠的质量分数,其实验数据记录如表: 称量项目 称量时间 质量(g) 试样 100.00 装置+稀硫酸质量 241.20 装置+稀硫酸质量+试样 反应开始后15秒 339.20 装置+稀硫酸质量+试样 反应开始后35秒 339.00 装置+稀硫酸质量+试样 反应开始后55秒 339.00 ①写出锥形瓶中发生的反应方程式: ; ②若无浓硫酸的洗气装置,会使测定的结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”); ③利用表中数据计算出碳酸钠的质量分数为  . 【问题探究】:(二)测定某工业级样品中NaN3的质量分数 小谈同学精确称量0.140g NaN3样品,设计如图2装置测定其质量分数. 已知2NaN3→3N2(NaN3中的N全部转化为N2,其他产物略),反应中放出大量的热. (1)检查该装置气密性的方法是:连接好装置,从水准管注水,  ,说明气密性良好. (2)使用冷水冷凝的目的是: ; . (3)倾斜锥形瓶使小试管中的NaN3样品与M溶液接触充分反应. 常温下测得量气管读数为67.2mL(N2的密度为1.25g/L),则实验中选用的量气管规格合适的是  (填字母序号). A.100mL        B.1L       C.2L (4)计算工业级样品中NaN3的质量分数(写出计算过程,结果保留0.1%). 答案:【考点】实验探究物质的组成成分以及含量;盐的化学性质;质量守恒定律及其应用;根据化学反应方程式的计算. 【专题】科学探究. 【分析】【查阅资料】: ①根据信息判断反应物、生成物、反应条件,然后写出方程式; ④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; 【问题探究】: (一) (1)氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应反应生成碳酸钠,据此回答; (2)①从题目中给出的反应原理进行分析解答; ②根据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解答; ③根据表中信息可知:反应前后减少的质量为生成的二氧化碳的质量,利用生成的二氧化碳的质量和化学方程式Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑计算出样品中碳酸钠的质量,然后根据质量分数公式便可计算出样品中纯碱的质量分数. (二) (1)根据出现液面差后,如装置严密,装置内的气压不变的情况回答. (2)反应可能产生水蒸气,使用冷水冷凝可除去生成的气体中的水蒸气; (3)量取体积时,量筒的量程要和所测体积相近,且只能一次量出. (4)先根据体积和密谋计算氮气的体积,再利用关系式2NaN3→3N2计算NaN3样品的纯度. 【解答】解:(1)汽车经撞击后,30毫秒内引发NaN3迅速分解为Na、N2,即反应物是NaN3,生成物是Na、N2,条件是撞击,所以反应方程式为 2NaN32Na+3N2↑; (2)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; 【问题探究】: (1)工业级NaN3中常含有少量的Na2CO3,其原因是氢氧化钠和空气中的二氧化碳反应反应生成碳酸钠,故答案为:2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O (2)①锥形瓶中发生的反应方程式:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑; ②C装置的浓硫酸干燥CO2气体,若无C装置会使实验结果偏大; ③根据表中信息可知:反应前后减少的质量为生成的二氧化碳的质量,二氧化碳的质量=100.00g+241,20g﹣339.00g=2.2g 设样品中碳酸钠的质量是x. Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑ 106                    44 x                      2.2g x=5.3g 碳酸钠的质量分数为: 100%=5.3% (二) (1)连接好装置,从水准瓶注水,量气管中液面与右边液面形成高度差,做好标记,一段时间后,如装置严密,装置内气压不变,两边高度差不变; (2)反应可能产生水蒸气,使用冷水冷凝的目的是除去生成的气体中的水蒸气. (3)量取体积时,量筒的量程要和所测体积相近,且只能一次量出,所以选100mL的量筒. (4)生成氮气的质量为67.2mL÷1000mL/L×1.25g/L=0.084g. 设NaN3样品的纯度X 2NaN32Na+3N2↑. 130             84 X•0.140g     0.084g 解得:X=92.86% 答案: (一)①2NaN32Na+3N2↑;④NH3, 【问题探究】: (一)(1)2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O; (2)①Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑;②偏大;③5.3% (二) (1)左右两边出现稳定的液面差; (2)使水蒸气液化(或除去水蒸气); (3)A; (4)92.9%. 【点评】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,对这类题目要重点训练.  
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