Question

【題目】I.化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽車安全氣囊中存放的化學(xué)物質(zhì)，經(jīng)組成分析，確定該混合粉末僅含 Na、Fe、N、O 四種元素。為研究安全氣囊工作的化學(xué)原理，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)操作：

請回答下列問題：

(1)工業(yè)上冶煉單質(zhì)2的化學(xué)方程式為 ________；

(2)若化合物丙在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ________；

(3)化合物甲可用下列方法制備：30℃時(shí)，將水合肼(N2H4H2O)、亞硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH 混合，充分反應(yīng)后先回收得到 CH3OH，母液降溫結(jié)晶，過濾得到化合物甲。寫出用該法制備化合物甲的化學(xué)反應(yīng)方程式 ________。

II.晶體硅是一種重要的非金屬材料。實(shí)驗(yàn)室用 SiHCl3 與過量 H2 反應(yīng)制備純硅的裝置如下(熱源及夾持裝置略)。制備純硅的主要反應(yīng)為：SiHCl3+H2 = Si(純)+3HCl

已知①SiHCl3 沸點(diǎn) 33.0℃，上述反應(yīng)在 1000~1100℃進(jìn)行；②SiHCl3 能與 H2O 強(qiáng)烈反應(yīng)，在空氣中易自燃。

請回答下列問題：

(1)下列說法不正確的是___________；

A.裝置B中的溶液可以是濃硫酸

B.裝置C中的燒瓶需要加熱，其目的是使滴入燒瓶中的 SiHCl3 氣化

C.裝置D中觀察到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成

D.裝置D可以采用普通玻璃管代替石英管

E.為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，關(guān)鍵的操作步驟有檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性，控制好反應(yīng)溫度以及排盡裝置中的空氣、干燥氣體

F.尾氣處理裝置中可以將導(dǎo)管直接插入盛有NaOH 溶液的燒杯中

(2)為檢驗(yàn)?zāi)炒止柚写嬖诘蔫F元素，可采取的實(shí)驗(yàn)操作方法是__________；

Answer 1

【答案】Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3 N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O DF 取樣品，先加入足量NaOH 溶液，充分反應(yīng)后過濾，在濾渣中加入一定量稀硫酸充分反應(yīng)，在反應(yīng)后的溶液中滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液，若溶液變紅， 說明存在 Fe 元素

【解析】

I．化合物甲和化合物乙的混合粉末僅含Na、Fe、N、O四種元素，將13.0g化合物甲加熱，使其完全分解，生成氮?dú)夂蛦钨|(zhì)1，則甲中含有兩種元素，其中一種為N元素，單質(zhì)1在高溫隔絕空氣的條件下與化合物反應(yīng)生成化合物丙和另一種單質(zhì)2，化合物乙應(yīng)為金屬氧化物，應(yīng)為Fe2O3，生成的另一種單質(zhì)2為Fe，單質(zhì)1為Na，化合物丙則為鈉的氧化物，能在潮濕的空氣中生成可溶性鹽，丙為Na2O；氮?dú)馕镔|(zhì)的量==0.3mol，氮?dú)獾馁|(zhì)量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素質(zhì)量=13g-8.4g=4.6g，Na物質(zhì)的量=4.6g÷23g/mol=0.2mol，故甲中Na、N原子數(shù)目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，則甲為NaN3；

II．裝置A中利用稀硫酸和Zn作用生成的H2，經(jīng)B中濃硫酸干燥后與D中SiHCl3 生成Si和HCl，尾氣可用NaOH溶液吸收，但要有防倒吸措施。

I．由分析知：甲為NaN3、乙為Fe2O3，、單質(zhì)1為Na、單質(zhì)2為Fe、化合物丙為Na2O，可溶性鹽X可能為Na2CO3或NaHCO3；

(1)工業(yè)上利用CO在高溫下還原氧化鐵來冶煉Fe，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

(2)Na2O在空氣中轉(zhuǎn)化為碳酸氫鹽，酸式鹽為NaHCO3，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3；

(3) 30℃時(shí)，將水合肼(N2H4H2O)、亞硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH 混合，可得到 CH3OH和NaN3，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O；

II．(1)　A．裝置B的作用是干燥H2，可以選擇濃硫酸，故A正確；

B．SiHCl3沸點(diǎn)為33.0℃，易氣化，則可選擇用熱水浴加熱裝置C，使滴入燒瓶中的 SiHCl3 氣化，有利于和H2充分混合，故B正確；

C．裝置D在高溫下有Si生成，則觀察到的現(xiàn)象是有固體物質(zhì)生成，故C正確；

D．裝置D中反應(yīng)在 1000~1100℃進(jìn)行，普通玻璃管會軟化或熔化，不能用來代替石英管，故D錯(cuò)誤；

E．SiHCl3 能與 H2O 強(qiáng)烈反應(yīng)，且在空氣中易自燃，則為保證制備純硅實(shí)驗(yàn)的成功，除裝置氣密性好并控制溫度外，還需要排盡裝置中的空氣、干燥氣體，故E正確；

F．HCl易溶于水或NaOH溶液，尾氣處理裝置中不可以將導(dǎo)管直接插入盛有NaOH 溶液的燒杯中，要有防倒吸措施，故F錯(cuò)誤；

故答案為DF；

(2)檢驗(yàn)?zāi)炒止柚写嬖诘蔫F元素，采取的實(shí)驗(yàn)操作方法是取樣品，先加入足量NaOH 溶液，充分反應(yīng)后過濾，在濾渣中加入一定量稀硫酸充分反應(yīng)，在反應(yīng)后的溶液中滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液，若溶液變紅， 說明存在 Fe 元素。