讓人死里逃生的疊氮化鈉

      如果你駕著車撞到了路邊的樹上，你可能會對這些美麗的樹木頗有微詞。但當你從扭曲的汽車里狼狽地爬出來時，你卻應該由衷地感謝一種名叫疊氮化鈉的化合物，正是它救了你的性命。疊氮化鈉看起來是一種非常危險的化學物質——它具有強烈的毒性和爆炸性——但它能在瞬間發(fā)揮作用，挽救你的生命。

      現(xiàn)代汽車工業(yè)生產出來的汽車，是工程技術的偉大創(chuàng)舉，生產時為在撞車事故中挽救車內人員生命所采取的安全性措施也不少，但人們還是會在事故發(fā)生時死于車內，危險最大的就是司機和坐在前排的乘客。根據(jù)美國國家公路交通安全管理局的調查，每年都約有兩萬名坐在汽車前排的人因事故喪生，約三萬人受傷后需接受治療。

      挽救這些人生命的方法之一，就是把這種相當危險的化學物質疊氮化鈉放入車中，只需250克（約合半磅）即可救人于危險之中。當汽車發(fā)生劇烈碰撞時，會觸發(fā)這種化學物質產生爆炸，使氣袋立即膨脹，氣袋可以保持坐在車前排的乘員在發(fā)生撞擊時，不致讓頭部和頸部撞在鋼架、儀表盤或擋風玻璃上。據(jù)統(tǒng)計，在美國，這種氣袋已挽救了一千二百多名乘客的生命。

      生產商在20世紀50年代就為氣袋申請了專利。當時的設計是使氣體從一個壓縮氣罐里釋放出來，填充氣袋。由于壓縮氣罐不可預料的特性和氣罐內壓力變化的原因，這種做法很不可靠，所以難以流行。解決之道就是用疊氮化鈉來取代壓縮氣罐，通過在碰撞時使疊氮化鈉“爆炸”來產生大量氣體。一定數(shù)量的疊氮化鈉可以在極短的時間內放出一定數(shù)量的氮氣，這有利于整個過程的控制。

      使氣袋充氣的過程如下：假設你正在駕駛著一輛汽車，撞到了另一輛車或某個固定物體，如果撞擊速度高于每小時10英里（約合16千米），就會記錄在電子控制器的傳感器內，由電子控制器決定是否打開氣袋。此控制器可能位于汽車的前部，或者靠近司機放腳的地方，或者可以和氣袋放在一起�？刂破鲿�分析汽車產生的負加速度，以區(qū)分出產生的碰撞是來自于撞車或撞墻之類有生命危險的事故，還是僅僅由于顛簸造成的。如果是前者，它將發(fā)動起爆器（也叫爆筒），接下來就點燃疊氮化鈉。疊氮化鈉的爆炸產生大量氣體，這些氣體充入尼龍氣袋時會受到過濾。當司機和前排乘客向前沖時，氣袋可以起到緩沖作用，從而使他們免受致命的傷害�？刂破鞣治鲎矒舨⒛苁箽獯�膨脹在0.025秒之內完成，這比一眨眼的速度還快四倍。千分之幾秒后，司機和前排乘客會撞在氣袋上，然后氣袋會立即收縮，熱的氮氣能在可控方式下從兩旁泄掉。

能使氣袋正常發(fā)揮作用的混合化學物質就是所謂的爆炸劑，其中包括疊氮化鈉、硝酸鉀和二氧化硅。這一系列化學反應是從電子打火裝置點燃疊氮化鈉（化學式是NaN₃）開始的。這能使局部溫度上升到300 ℃，足以使大部分爆炸物迅速分解。首先，疊氮化鈉燃燒產生出熔化的金屬鈉和氮氣的混合物。然后，金屬鈉和硝酸鉀反應釋放出更多的氮氣并形成氧化鉀和氧化鈉。這些氧化物會立即與二氧化硅結合，形成無害的硅酸鈉玻璃。然后經(jīng)過過濾，只有氮氣充進了氣袋。

      人們對氣袋普遍有一種畏懼心理。其一，人們害怕爆炸物發(fā)生爆炸時產生的巨響會把他們震聾；其二，人們害怕會被撞得失去知覺，導致臉埋在氣袋里產生窒息。需要說明的是，事實上，這些擔心都是不必要的：大多數(shù)遭遇撞車的人都注意不到氣袋張開時產生的聲響，因為碰撞本身產生的轟響會淹沒氣袋的聲音；另外，人也不會產生窒息，因為設計人員在設計氣袋時就已考慮到了這一點，在乘員撲到氣袋上一秒鐘之后，氣袋就會完全收縮。

思考：寫出NaN₃發(fā)生爆炸充氣的一系列化學反應方程式。

2013年全國各地都遭遇“十面霾伏”。其中，機動車尾氣和燃煤產生的煙氣對空氣質量惡化貢獻較大。

（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO2(g)+ N2(g)。△H＜0

若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是???????? （填代號）。

（下圖中υ正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數(shù)、物質的量、質量分數(shù)）

（2）機動車尾氣和煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH4催化還原NOX可以消除氮氧化物的污染。已知：CH4(g)+2NO2(g)＝N2(g)＋CO2(g)+2H2O(g)? △H＝－867 kJ/mol

2NO2(g)N2O4(g)?? △H＝－56.9 kJ/mol

H2O(g) ＝ H2O(l)?? ΔH ＝ －44.0 kJ／mol

寫出CH4催化還原N2O4(g)生成N2和H2O(l)的熱化學方程式：???????????????????????????????????? 。

（3）用NH3催化還原NOX也可以消除氮氧化物的污染。如圖，采用NH3作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物轉化率），

反應原理為：NO(g) +NO2(g)+2NH3(g)2N2(g) + 3H2O(g)。

①該反應的△S???? 0，△H????? 0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。

②對于氣體反應，用某組分(B)的平衡壓強(pB)代替物質的量濃度(cB)也可以表示平衡常數(shù)（記作KP），

則上述反應的KP＝???????????????? 。

③以下說法正確的是????????????????? 。

A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高

B．相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響

C．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮

（4）NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見圖。該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為?? ??????????????????? ? 。

（5）硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物（NO和NO2）可用尿素〔CO(NH2)2〕溶液除去。反應生成對大氣無污染的氣體。1 mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設NO、NO2體積比為1:1）的質量為___________g。

2013年全國各地都遭遇“十面霾伏”。其中，機動車尾氣和燃煤產生的煙氣對空氣質量惡化貢獻較大。
（1）汽車尾氣凈化的主要原理為：2NO(g) + 2CO(g)2CO₂(g)+ N₂(g)。△H＜0
若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行，下列示意圖正確且能說明反應在進行到t₁時刻達到平衡狀態(tài)的是        （填代號）。
（下圖中υ_正、K、n、w分別表示正反應速率、平衡常數(shù)、物質的量、質量分數(shù)）

（2）機動車尾氣和煤燃燒產生的煙氣含氮的氧化物，用CH₄催化還原NO_X可以消除氮氧化物的污染。已知：CH₄(g)+2NO₂(g)＝N₂(g)＋CO₂(g)+2H₂O(g) △H＝－867 kJ/mol
2NO₂(g)N₂O₄(g)  △H＝－56.9 kJ/mol
H₂O(g) ＝ H₂O(l)  ΔH ＝ －44.0 kJ／mol
寫出CH₄催化還原N₂O₄(g)生成N₂和H₂O(l)的熱化學方程式：                                    。
（3）用NH₃催化還原NO_X也可以消除氮氧化物的污染。如圖，采用NH₃作還原劑，煙氣以一定的流速通過兩種不同催化劑，測量逸出氣體中氮氧化物含量，從而確定煙氣脫氮率（注：脫氮率即氮氧化物轉化率），
反應原理為：NO(g) +NO₂(g)+2NH₃(g)2N₂(g) + 3H₂O(g)。

①該反應的△S    0，△H     0（填“＞”、“＝”或 “＜”）。
②對于氣體反應，用某組分(B)的平衡壓強(p_B)代替物質的量濃度(c_B)也可以表示平衡常數(shù)（記作K_P），
則上述反應的K_P＝                。
③以下說法正確的是                 。
A．第②種催化劑比第①種催化劑脫氮率高
B．相同條件下，改變壓強對脫氮率沒有影響
C．催化劑①、②分別適合于250℃和450℃左右脫氮
（4）NO₂、O₂和熔融NaNO₃可制作燃料電池，其原理見圖。該電池在使用過程中石墨I電極上生成氧化物Y，其電極反應為                        。

（5）硝酸工業(yè)尾氣中氮氧化物（NO和NO₂）可用尿素〔CO(NH₂)₂〕溶液除去。反應生成對大氣無污染的氣體。1 mol尿素能吸收工業(yè)尾氣中氮氧化物（假設NO、NO₂體積比為1:1）的質量為___________g。