问题 问答题

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。水溶性实验表明,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:

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)______。

答案

参考答案: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。

解析: (1)粉末中仅含Na、Fe、N、O四种元素,其中不溶物是红棕色固体,可溶于盐酸,可推测红棕色固体是Fe2O3。13.0g化合物甲完全分解,生成氮气和单质乙,则甲是Na和N组成的化合物,单质乙是Na;生成氮气折合成标准状况下的体积为6.72L,则13.0g化合物中含N元素:[*],则含Na元素:[*]=0.2mol,即Na、N原子个数比为1:3,故化合物甲的化学式为NaN3
(2)Na在高温隔绝空气的条件下与Fe2O3反应生成的化合物丙是Na2O,生成的单质是Fe。Na2O在空气中转化为碳酸氢盐,则有CO2、H2O参与反应。方程式为:Na2O+2CO2+[*]。
(3)根据(2)的分析,乙与Fe2O3反应的方程式为[*]。
(4)根据题意,红棕色粉末的作用是与Na反应,避免金属钠可能产生的危害。从氧化性角度分析KNO3、CuO均可,但KNO3本身受热分解,产生氧气与氮气反应,故选择D。
(5)Na2O与空气接触后生成的可溶性盐可能是Na2CO3或NaHCO3或二者的混合物,故只要证明Na2CO3、NaHCO3的有无即可。

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