文章編號:1005-6629(2010)05-0077-02 中圖分類號:G633.8 文獻標(biāo)識碼:B

[題目]隨著汽車進入尋常百姓家，人們對駕駛汽車的安全性越來越關(guān)注。在新型汽車的方向盤和前排乘客座位前的儀表板內(nèi)都有折疊安全氣囊，該安全氣囊中含有疊氮化鈉(NaN3)50 %、硝酸鉀、二氧化硅粉等。

(1)一旦汽車發(fā)生有足夠強度的意外碰撞時，一個碰撞傳感器將激活特定的電路，使疊氮化鈉放電并在0.03 秒內(nèi)全部分解，生成鈉并放出單質(zhì)氣體X，則X的化學(xué)式為__________，寫出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。

(2)生成的金屬鈉與硝酸鉀發(fā)生二次反應(yīng)，又有X生成，同時生成氧化鉀和氧化鈉，請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式___________________________;將該反應(yīng)中的氧化劑與還原劑填入下列空格中，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目和方向。

其中產(chǎn)物氧化鉀和氧化鈉，能與安全氣囊中二氧化硅發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鹽。

(3)碰撞后瞬間釋放的氣體使安全氣囊脹大，從而能阻擋人體前沖。若安全氣囊內(nèi)放有260 克疊氮化鈉，產(chǎn)生的氣體有______升(假定此時氣囊內(nèi)壓強為101325 Pa，溫度為300 K)。在此后的0.1 秒內(nèi)，氣體通過氣囊上的小孔迅速消散，氣囊收縮。

(4)在上述安全氣囊的配方中二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)至少為_______________。

(5)氣囊中的二氧化硅是為了與氧化鉀和氧化鈉發(fā)生反應(yīng)生成硅酸鹽，這一步有必要性嗎?請談?wù)勀愕目捶?______________________________。

[命題意圖]本題是受一道初中試題[1]的啟發(fā)創(chuàng)作而來。以汽車發(fā)生意外碰撞時安全氣囊中的物質(zhì)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為載體，融化學(xué)反應(yīng)原理、氧化還原反應(yīng)的概念及其方程式配平、阿佛加德羅定律、化學(xué)計算等知識于一體，實現(xiàn)了“情境載體——知識融通——能力實現(xiàn)”的基本命題思路，對學(xué)生接受與處理信息的能力、思維能力、計算能力和科學(xué)素養(yǎng)等進行綜合考查。本題以生活實際中情境為切入點，期望引導(dǎo)學(xué)生關(guān)心生活、科技和社會現(xiàn)實，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進學(xué)生感悟、體驗化學(xué)的價值與意義等情感目標(biāo)的落實，發(fā)揮考試的教育功能。

[試題點評]

1. 情境來自現(xiàn)實，貼近學(xué)生生活。隨著社會的發(fā)展，汽車、汽車安全氣囊對學(xué)生來說都不再是陌生的話題，不少學(xué)生家里都有私家車。解決汽車安全氣囊中的化學(xué)反應(yīng)問題，讓學(xué)生感受到化學(xué)就在自己身邊，聯(lián)通化學(xué)知識與現(xiàn)實生活，使學(xué)生培增學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，從而運用化學(xué)的理念思考和解決現(xiàn)實問題——而這正是科學(xué)素養(yǎng)的體現(xiàn)之一。

2. 弘揚化學(xué)學(xué)科的價值。汽車安全氣囊可提高汽車安全性的作用無容置疑。本題讓學(xué)生領(lǐng)略和感受到化學(xué)的價值和意義，為學(xué)生樹立積極健康的學(xué)科形象，拓展知識視野。試題的內(nèi)容和解題的過程有著鮮活的時代氣息。

3. 體現(xiàn)人文關(guān)懷、體現(xiàn)綠色化學(xué)的思想。安全氣囊中的主要反應(yīng)結(jié)束之后，對產(chǎn)生的K2O和Na2O的處理，正是從環(huán)保角度思考，使解題過程充分體現(xiàn)科學(xué)和人文的融合。

4. 強調(diào)主干知識。試題考查的內(nèi)容——化學(xué)反應(yīng)原理、氧化還原反應(yīng)方程式配平、氧化還原反應(yīng)的概念、阿佛加德羅定律、化學(xué)計算等都是化學(xué)學(xué)科的主干知識。主干知識的考查一直是高考重點，上述這些主干知識也一直是高考的重中之重。

5. 問題設(shè)置由易到難，具有較好的梯度。第一問是疊氮化鈉的分解，題干的表述非常清楚， X是氮氣可以說是一目了然。第二問是鈉與硝酸鉀的反應(yīng)，對反應(yīng)產(chǎn)物題干中亦有明確的表述，用化合價升降法配平此方程式、標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目及方向也是最基本的要求，難度大于第一問。第三問要求算出300 K時的氮氣的體積，必須先根據(jù)第一、二問的方程式算出氮氣物質(zhì)的量，氮氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積，然后根據(jù)阿佛加德羅定律算出300 K的氮氣體積。第四問由化學(xué)方程式算出K2O和Na2O的物質(zhì)的量，再由堿性氧化物和酸性氧化物反應(yīng)的方程式算出所需SiO2的物質(zhì)的量，然后根據(jù)疊氮化鈉的質(zhì)量與百分含量算出SiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。最后一問，要求學(xué)生從題干中提取信息，K2O和Na2O會隨氣體一起從氣囊中散出，會噴到駕駛員、乘客身上以及環(huán)境中，聯(lián)想到K2O和Na2O都是典型堿性氧化物，極易與水反應(yīng)生成具有強腐蝕性的強堿，對駕駛員、乘客與環(huán)境都有危害，利用它們與二氧化硅反應(yīng)生成無毒、無污染的硅酸鹽。本問對學(xué)生提取信息的能力、思維能力、語言表達能力要求較高。

[試題解析]

(1)疊氮化鈉分解，題干的表述非常清楚，不難得到X是氮氣，但需要注意的是在書寫化學(xué)方程式時疊氮化鈉的分解條件——放電。

(2)鈉與硝酸鉀的反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物題干中亦有明確的表述，用化合價升降法配平此方程式、標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的數(shù)目及方向也是最基本的要求。

得到產(chǎn)生氮氣物質(zhì)的量共為6.4 mol，設(shè)氣囊溫度是300 K，要算氮氣的體積必須根據(jù)阿佛加德羅定律:同壓下，一定量氣體物質(zhì)的體積之比等于溫度之比，即6.4 mol×22.4 mol·L-1/273 K=V/300 K，求算出300 K時氮氣的體積。

(4)根據(jù)方程式②算出K2O和Na2O分別是0.4 mol和2 mol，再根據(jù)方程式:

算出所需二氧化硅的最小質(zhì)量:2.4 mol×60 g·mol-1=144 g，這是與氧化鉀和氧化鈉恰好反應(yīng)所需的二氧化硅質(zhì)量，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:

144 g×0.5/260 g=0.277。

(5)從材料中提煉信息:氣體會通過氣囊上的小孔迅速消散，不可避免氧化鉀和氧化鈉也會從氣囊里散出，就會與駕駛員和乘客的皮膚直接接觸，生成對人和環(huán)境都有危害的物質(zhì)，所以利用它們與二氧化硅反應(yīng)生成無毒、無污染的硅酸鹽。

[答案]

(1)N2 ， 2NaN3 2Na+3N2

(2)10Na+2KNO3→K2O+5Na2O+N2

(3) 157.5; (4) 0.277

(5)有必要。因為氧化鉀和氧化鈉都能與水反應(yīng)生成強堿。氧化鉀和氧化鈉隨氮氣從安全氣囊逸出，就可能與駕駛員和乘客的皮膚直接接觸，在與空氣環(huán)境中可發(fā)生反應(yīng)生成強堿，對人和環(huán)境都有危害。所以，可利用它們與二氧化硅反應(yīng)生成無毒、無污染的硅酸鹽把它們處理掉。

參考文獻:

[1]汪朝陽.新課程課標(biāo)下的命題趨勢[J].化學(xué)教學(xué)，2005，(1～2):97～99.

[2]楊林.汽車安全氣囊電子控制模塊ECU設(shè)計研究.南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.