Question

17．疊氮化鈉（化學式為NaN₃，易溶于水）被廣泛應用于汽車安全氣囊，某興趣小組同學對其進行研究．
【資料在線】①NaN₃受撞擊會生成Na和N₂      ②NaN₃遇鹽酸、硫酸溶液無氣體生成
③堿石灰是CaO和 NaOH的混合物  ④NaN₃與可溶性的鈣鹽、鋇鹽不反應
【問題探究】
（1）NaN₃的制備方法是：將金屬鈉與液態(tài)氨反應制得NaNH₂，再將NaNH₂與N₂O反應生成NaN₃、NaOH和氣體X，該反應的化學方程式為2NaNH₂+N₂O=NaN₃+NaOH+X；則X的化學式為NH₃，實驗室檢驗X氣體的方法是用濕潤的紅色石蕊試紙觀察現(xiàn)象（或通入滴有無色酚酞的水中，觀察現(xiàn)象）．
（2）工業(yè)級NaN₃中常含有少量的Na₂CO₃，其原因是（用化學方程式表示）2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
【Na₂CO₃純度測定】
（3）為測定某工業(yè)級NaN₃樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)，興趣小組同學設計了如圖1實驗．

①小明同學認為通過測定裝置 I中反應前后B的質(zhì)量差，再通過相應計算，就可測定Na₂CO₃的純度，小組內(nèi)同學通過討論認為不可以，其理由可能是二氧化碳中混有濃鹽酸揮發(fā)的氯化氫氣體（或二氧化碳氣體中混有水蒸氣等合理即可）．
②小剛同學在大家討論的基礎上，設計了裝置II．請分析：裝置II中A的作用是吸收空氣中的水和二氧化碳；若無裝置C，對測定結果造成的影響是偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）；裝置E的作用是檢驗二氧化碳已被吸盡．
③小靜同學認為取少量NaN₃樣品溶于水，滴加足量的Ba（NO₃）₂溶液也可以測定樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)，如何判斷滴加的試劑已足量取上層清液繼續(xù)滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，說明不足量，若沒有白色沉淀，說明已足量；現(xiàn)取20gNaN₃樣品溶于水配成100g溶液，不斷加入Ba（NO₃）₂溶液，反應過程中溶液質(zhì)量與加入Ba（NO₃）₂溶液的質(zhì)量關系如圖2所示，請回答：

�。�反應生成BaCO₃沉淀的質(zhì)量為1.97g．
ⅱ．計算樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律的實質(zhì)來判斷X的化學式，再根據(jù)氣體的酸堿性考慮檢驗方法；
（2）根據(jù)氫氧化鈉溶液可以和二氧化碳反應的性質(zhì)來完成解答；
（3）①濃鹽酸易揮發(fā)，產(chǎn)生的氯化氫氣體，進入B裝置；
②根據(jù)堿石灰、濃硫酸、澄清石灰水的成分和用途回答；
③根據(jù)碳酸鈉能夠和硝酸鋇反應生成沉淀設計實驗驗證反應的程度；根據(jù)坐標結合質(zhì)量守恒定律計算沉淀的質(zhì)量，依據(jù)方程式計算碳酸鈉及碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應前后原子的種類和數(shù)目不變，可確定氣體X的化學式為：NH₃，氨氣溶于水形成的氨水顯堿性，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，使無色酚酞試液變紅色，所以可以用無色酚酞試紙或紅色石蕊試紙檢測；
故答案為：NH₃；用濕潤的紅色石蕊試紙觀察現(xiàn)象（或通入滴有無色酚酞的水中，觀察現(xiàn)象）；
（2）制備工業(yè)級NaN₃時同時生成氫氧化鈉，它能和空氣中的二氧化碳反應生成Na₂CO₃．
故答案為：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
 （3）要測定某工業(yè)級NaN₃樣品中含有Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)，根據(jù)NaN₃遇鹽酸、H₂SO₄溶液無氣體生成，而Na₂CO₃遇鹽酸、H₂SO₄溶液生成CO₂氣體，由CO₂的質(zhì)量可以求出Na₂CO₃的質(zhì)量，進而求出Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)；
①裝置 I用濃鹽酸與樣品反應，濃鹽酸具有揮發(fā)性，產(chǎn)生的氯化氫氣體被裝置B吸收，二氧化碳氣體逸出時帶出的水蒸氣在裝置B中冷凝而被吸收；裝置A、B內(nèi)空氣中的二氧化碳被裝置B吸收；A中生成的二氧化碳不能全部進入B裝置，使實驗產(chǎn)生誤差等；
故答案為：二氧化碳中混有濃鹽酸揮發(fā)的氯化氫氣體（或二氧化碳氣體中混有水蒸氣等合理即可）；
 ②裝置II中A中藥品是堿石灰，堿石灰可作干燥劑，能吸收空氣中的水分和二氧化碳，防止空氣中水蒸汽和二氧化碳干擾試驗；C裝置的濃硫酸干燥CO₂氣體，若無C裝置會使實驗結果偏大；CO₂通入澄清石灰水，使澄清石灰水變渾濁，裝置E的作用是檢驗二氧化碳是否被D裝置完全吸收，防止空氣中的二氧化碳和水蒸氣進入D裝置；
故答案為：吸收空氣中的水和二氧化碳；偏大；檢驗二氧化碳已被吸盡；
③因為碳酸鈉能夠和硝酸鋇反應產(chǎn)生碳酸鋇沉淀，因此可以取上層清液繼續(xù)滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，說明不足量，若沒有白色沉淀，說明已足量；
�。�根據(jù)坐標及質(zhì)量守恒定律可知，產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為：100g+100g-198.03g=1.97g；
ⅱ．根據(jù)化學方程式中碳酸鋇的質(zhì)量計算碳酸鈉的質(zhì)量，再計算碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．
故答案為：取上層清液繼續(xù)滴加Ba（NO₃）₂溶液，若有白色沉淀，說明不足量，若沒有白色沉淀，說明已足量；
ⅰ.1.97；
ⅱ．設樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量為x．
Na₂CO₃+Ba（NO₃）₂═2NaNO₃+BaCO₃↓
106                       197
x                         1.97g
$\frac{106}{x}$=$\frac{197}{1.97g}$    x=1.06g
該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{1.06g}{20g}$×100%=5.3%
答：該樣品中Na₂CO₃的質(zhì)量分數(shù)為5.3%．

點評 本題屬于信息題的考查，綜合實驗涉及知識面廣，對學生思維能力要求高，既考查知識的識記、理解、遷移、運用，又考查分析、對比、歸納等思維能力，符合素質(zhì)教育培養(yǎng)學生能力的要求，是中考方向，對這類題目要重點訓練．