Question

金屬鈉是非常活潑的金屬，常溫下易與氧氣、氮氣、水等反應(yīng)．用鈉和氮氣制得的疊氮鈉用于醫(yī)藥、農(nóng)藥等的有機合成，還可用于防酶，血清防腐，污水含氮量測定等．江海實驗學(xué)校初三興趣小組利用如下裝置（部分固定裝置已略去），制備疊氮鈉，并探究其化學(xué)式．

（1）寫出鈉和氧氣反應(yīng)生成氧化鈉的化學(xué)方程式

 

．
（2）按圖連接好實驗裝置．檢查裝置氣密性的方法是

 

．
（3）干燥裝置的作用是

 

，末端導(dǎo)管必須始終用試管A中的水液封，目的是

 

．
（4）制備疊氮鈉的操作步驟是：①打開活塞k并通入N₂；②點燃酒精燈，進行反應(yīng)；
③反應(yīng)結(jié)束后，

 

；④拆除裝置，取出產(chǎn)物．
（5）數(shù)據(jù)記錄如下：

空硬玻璃管質(zhì)量m0/g	硬玻璃管與鈉的質(zhì)量m1/g	硬玻璃管與產(chǎn)物的質(zhì)量m2/g
114.8	124	140.8

①計算得到化學(xué)式NaNx，其中x=

 

．
②若通入的N₂中混有少量O₂，如上測得的m₂

 

  140.8g（填寫“＞”、“=”、“＜”）．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)書寫化學(xué)方程式的步驟書寫鈉和氧氣反應(yīng)生成氧化鈉的化學(xué)方程式
（2）利用裝置內(nèi)空氣受熱時膨脹，若在插入水中的導(dǎo)管末端觀察到氣泡冒出，且在停止受熱后又出現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱的現(xiàn)象，可檢測裝置的氣密性；
（3）反應(yīng)產(chǎn)生的尾氣氮氣不能與水反應(yīng)也不能溶于水，把導(dǎo)管插入水中可以防止空氣從導(dǎo)管進入裝置而造成氧氣與鈉發(fā)生反應(yīng)；
（4）為防止鈉與空氣中氧氣等發(fā)生反應(yīng)，制備氮化鈉時應(yīng)先通入氮氣排出裝置內(nèi)空氣，然后點燃酒精燈加熱進行反應(yīng)；待反應(yīng)結(jié)束后，為防止水倒流，在將導(dǎo)管從試管內(nèi)水中撤出前應(yīng)繼續(xù)通入氮氣，撤出導(dǎo)管后再熄滅酒精燈；最后拆除裝置，取出產(chǎn)物；
（5）由實驗數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)m₁、m₂與m₀的差，計算參加反應(yīng)鈉的質(zhì)量及生成氮化鈉的質(zhì)量，根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由兩物質(zhì)的質(zhì)量計算氮化鈉化學(xué)式中x值．

解答：解：（1）反應(yīng)物是鈉和氧氣，生成物是氧化鈉；根據(jù)書寫化學(xué)方程式的步驟可得；
（2）將活塞k關(guān)閉，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，管內(nèi)空氣受熱膨脹，若在導(dǎo)管末端觀察到有氣泡冒出，且在撤去酒精燈冷卻后，裝置內(nèi)氣體體積減小，導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱時，可判斷裝置氣密性良好；
（3）干燥劑可防止水蒸氣進入玻璃管與金屬鈉反應(yīng)；導(dǎo)管插入水中，可以防止空氣從導(dǎo)管進入裝置而與鈣發(fā)生反應(yīng)，所以，反應(yīng)過程中末端導(dǎo)管必須插入試管M的水中目的是：液封，防止空氣中的氧氣通過末端導(dǎo)管進入實驗裝置；
（4）為防止試管內(nèi)的水倒流，反應(yīng)結(jié)束后，需要繼續(xù)通入氮氣，將末端導(dǎo)管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；
（5）參加反應(yīng)鈉的質(zhì)量=124g-114.8g=9.2g，反應(yīng)生成氮化鈉的質(zhì)量=140.8g-114.8g=26g；
2Na+XN₂═2NaN_X       固體差量
46        46+28x          28x    
9.2g         26g          26g-9.2g=16.8g

46

9.2g

=

28x

16.8g

x=3
故答案為：3．
因為鈉的總量不變，含有氧化鈉的總質(zhì)量增大，鈉與氮（不純）元素的質(zhì)量比減小，故通入的N₂中混有少量O₂測得會小于140.8g
故答案為：
（1）4Na+O₂═2Na₂O　
（2）關(guān)閉活塞k，將末端導(dǎo)管插入試管A的水中，用手捂（或酒精燈微熱）硬玻璃管，若導(dǎo)管末端有氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻后，在導(dǎo)管內(nèi)形成一段水柱，則證明裝置的氣密性良好．　
（3）防止水蒸氣進入玻璃管與金屬鈉反應(yīng)；防止氧氣進入玻璃管與金屬鈉反應(yīng)
（4）停止加熱，繼續(xù)通氮氣至裝置冷卻
（5）3＜

點評：根據(jù)實驗裝置圖，分析實驗各裝置的作用，理解興趣小組同學(xué)制備氮化鈉的實驗方法，是解答本問題的基礎(chǔ)．