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．用鈉和氮氣制得的疊氮鈉用于醫藥、農藥等的有機合成，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，并探究其化學式．

（1）寫出鈉和氧氣反應生成氧化鈉的化學方程式

 

．
（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；
③反應結束后，

 

；④拆除裝置，取出產物．
（5）數據記錄如下：

空硬玻璃管質量m0/g	硬玻璃管與鈉的質量m1/g	硬玻璃管與產物的質量m2/g
114.8	124	140.8

①計算得到化學式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）根據書寫化學方程式的步驟書寫鈉和氧氣反應生成氧化鈉的化學方程式
（2）利用裝置內空氣受熱時膨脹，若在插入水中的導管末端觀察到氣泡冒出，且在停止受熱后又出現導管內形成一段水柱的現象，可檢測裝置的氣密性；
（3）反應產生的尾氣氮氣不能與水反應也不能溶于水，把導管插入水中可以防止空氣從導管進入裝置而造成氧氣與鈉發生反應；
（4）為防止鈉與空氣中氧氣等發生反應，制備氮化鈉時應先通入氮氣排出裝置內空氣，然后點燃酒精燈加熱進行反應；待反應結束后，為防止水倒流，在將導管從試管內水中撤出前應繼續通入氮氣，撤出導管后再熄滅酒精燈；最后拆除裝置，取出產物；
（5）由實驗數據表中數據m₁、m₂與m₀的差，計算參加反應鈉的質量及生成氮化鈉的質量，根據反應的化學方程式，由兩物質的質量計算氮化鈉化學式中x值．

解答：解：（1）反應物是鈉和氧氣，生成物是氧化鈉；根據書寫化學方程式的步驟可得；
（2）將活塞k關閉，將末端導管插入試管A的水中，用酒精燈微熱硬玻璃管，管內空氣受熱膨脹，若在導管末端觀察到有氣泡冒出，且在撤去酒精燈冷卻后，裝置內氣體體積減小，導管內形成一段水柱時，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；導管插入水中，可以防止空氣從導管進入裝置而與鈣發生反應，所以，反應過程中末端導管必須插入試管M的水中目的是：液封，防止空氣中的氧氣通過末端導管進入實驗裝置；
（4）為防止試管內的水倒流，反應結束后，需要繼續通入氮氣，將末端導管從試管A中撤出水面，再熄滅酒精燈；
（5）參加反應鈉的質量=124g-114.8g=9.2g，反應生成氮化鈉的質量=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，含有氧化鈉的總質量增大，鈉與氮（不純）元素的質量比減小，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）關閉活塞k，將末端導管插入試管A的水中，用手捂（或酒精燈微熱）硬玻璃管，若導管末端有氣泡冒出，撤去酒精燈冷卻后，在導管內形成一段水柱，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；防止氧氣進入玻璃管與金屬鈉反應
（4）停止加熱，繼續通氮氣至裝置冷卻
（5）3＜

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