Question

I.化合物甲和化合物乙的混合粉末是汽车安全气囊中存放的化学物质，经组成分析，确定该混合粉末仅含 Na、Fe、N、O 四种元素。为研究安全气囊工作的化学原理，进行以下实验操作：

请回答下列问题：

(1)工业上冶炼单质2的化学方程式为 ________；

(2)若化合物丙在空气中转化为碳酸氢盐，则反应的化学方程式为 ________；

(3)化合物甲可用下列方法制备：30℃时，将水合肼(N₂H₄•H₂O)、亚硝酸甲酯(CH₃ONO)、NaOH 混合，充分反应后先回收得到 CH₃OH，母液降温结晶，过滤得到化合物甲。写出用该法制备化合物甲的化学反应方程式 ________。

II.晶体硅是一种重要的非金属材料。实验室用 SiHCl₃ 与过量 H₂ 反应制备纯硅的装置如下(热源及夹持装置略)。制备纯硅的主要反应为：SiHCl₃+H₂ = Si(纯)+3HCl

已知①SiHCl₃ 沸点 33.0℃，上述反应在 1000~1100℃进行；②SiHCl₃ 能与 H₂O 强烈反应，在空气中易自燃。

请回答下列问题：

(1)下列说法不正确的是___________；

A.装置B中的溶液可以是浓硫酸

B.装置C中的烧瓶需要加热，其目的是使滴入烧瓶中的 SiHCl₃ 气化

C.装置D中观察到的现象是有固体物质生成

D.装置D可以采用普通玻璃管代替石英管  

E.为保证制备纯硅实验的成功，关键的操作步骤有检查实验装置的气密性，控制好反应温度以及排尽装置中的空气、干燥气体    

F.尾气处理装置中可以将导管直接插入盛有NaOH 溶液的烧杯中

(2)为检验某粗硅中存在的铁元素，可采取的实验操作方法是__________；

Answer

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3 N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O DF 取样品，先加入足量NaOH 溶液，充分反应后过滤，在滤渣中加入一定量稀硫酸充分反应，在反应后的溶液中滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液，若溶液变红， 说明存在 Fe 元素

【解析】

I．化合物甲和化合物乙的混合粉末仅含Na、Fe、N、O四种元素，将13.0g化合物甲加热，使其完全分解，生成氮气和单质1，则甲中含有两种元素，其中一种为N元素，单质1在高温隔绝空气的条件下与化合物反应生成化合物丙和另一种单质2，化合物乙应为金属氧化物，应为Fe2O3，生成的另一种单质2为Fe，单质1为Na，化合物丙则为钠的氧化物，能在潮湿的空气中生成可溶性盐，丙为Na2O；氮气物质的量==0.3mol，氮气的质量=0.3mol×28g/mol=8.4g，故Na元素质量=13g-8.4g=4.6g，Na物质的量=4.6g÷23g/mol=0.2mol，故甲中Na、N原子数目之比=0.2mol：0.3mol×2=1：3，则甲为NaN3；

II．装置A中利用稀硫酸和Zn作用生成的H2，经B中浓硫酸干燥后与D中SiHCl3 生成Si和HCl，尾气可用NaOH溶液吸收，但要有防倒吸措施。

I．由分析知：甲为NaN3、乙为Fe2O3，、单质1为Na、单质2为Fe、化合物丙为Na2O，可溶性盐X可能为Na2CO3或NaHCO3；

(1)工业上利用CO在高温下还原氧化铁来冶炼Fe，发生反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2；

(2)Na2O在空气中转化为碳酸氢盐，酸式盐为NaHCO3，则反应的化学方程式为Na2O+2CO2+H2O=2NaHCO3；

(3) 30℃时，将水合肼(N2H4•H2O)、亚硝酸甲酯(CH3ONO)、NaOH 混合，可得到 CH3OH和NaN3，则发生反应的化学反应方程式N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O；

II．(1) A．装置B的作用是干燥H2，可以选择浓硫酸，故A正确；

B．SiHCl3沸点为33.0℃，易气化，则可选择用热水浴加热装置C，使滴入烧瓶中的 SiHCl3 气化，有利于和H2充分混合，故B正确；

C．装置D在高温下有Si生成，则观察到的现象是有固体物质生成，故C正确；

D．装置D中反应在 1000~1100℃进行，普通玻璃管会软化或熔化，不能用来代替石英管，故D错误；

E．SiHCl3 能与 H2O 强烈反应，且在空气中易自燃，则为保证制备纯硅实验的成功，除装置气密性好并控制温度外，还需要排尽装置中的空气、干燥气体，故E正确；

F．HCl易溶于水或NaOH溶液，尾气处理装置中不可以将导管直接插入盛有NaOH 溶液的烧杯中，要有防倒吸措施，故F错误；

故答案为DF；

(2)检验某粗硅中存在的铁元素，采取的实验操作方法是取样品，先加入足量NaOH 溶液，充分反应后过滤，在滤渣中加入一定量稀硫酸充分反应，在反应后的溶液中滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液，若溶液变红， 说明存在 Fe 元素。