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讓人死里逃生的疊氮化鈉

      如果你駕著車撞到了路邊的樹(shù)上，你可能會(huì)對(duì)這些美麗的樹(shù)木頗有微詞。但當(dāng)你從扭曲的汽車?yán)锢仟N地爬出來(lái)時(shí)，你卻應(yīng)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(lái)是一種非常危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)——它具有強(qiáng)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(chǎn)出來(lái)的汽車，是工程技術(shù)的偉大創(chuàng)舉，生產(chǎn)時(shí)為在撞車事故中挽救車內(nèi)人員生命所采取的安全性措施也不少，但人們還是會(huì)在事故發(fā)生時(shí)死于車內(nèi)，危險(xiǎn)最大的就是司機(jī)和坐在前排的乘客。根據(jù)美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局的調(diào)查，每年都約有兩萬(wàn)名坐在汽車前排的人因事故喪生，約三萬(wàn)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(dāng)危險(xiǎn)的化學(xué)物質(zhì)疊氮化鈉放入車中，只需250克（約合半磅）即可救人于危險(xiǎn)之中。當(dāng)汽車發(fā)生劇烈碰撞時(shí)，會(huì)觸發(fā)這種化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)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(shí)，不致讓頭部和頸部撞在鋼架、儀表盤或擋風(fēng)玻璃上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)，這種氣袋已挽救了一千二百多名乘客的生命。

      生產(chǎn)商在20世紀(jì)50年代就為氣袋申請(qǐng)了專利。當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)是使氣體從一個(gè)壓縮氣罐里釋放出來(lái)，填充氣袋。由于壓縮氣罐不可預(yù)料的特性和氣罐內(nèi)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(lái)取代壓縮氣罐，通過(guò)在碰撞時(shí)使疊氮化鈉“爆炸”來(lái)產(chǎn)生大量氣體。一定數(shù)量的疊氮化鈉可以在極短的時(shí)間內(nèi)放出一定數(shù)量的氮?dú)�，這有利于整個(gè)過(guò)程的控制。

      使氣袋充氣的過(guò)程如下：假設(shè)你正在駕駛著一輛汽車，撞到了另一輛車或某個(gè)固定物體，如果撞擊速度高于每小時(shí)10英里（約合16千米），就會(huì)記錄在電子控制器的傳感器內(nèi)，由電子控制器決定是否打開(kāi)氣袋。此控制器可能位于汽車的前部，或者靠近司機(jī)放腳的地方，或者可以和氣袋放在一起�？刂破鲿�(huì)分析汽車產(chǎn)生的負(fù)加速度，以區(qū)分出產(chǎn)生的碰撞是來(lái)自于撞車或撞墻之類有生命危險(xiǎn)的事故，還是僅僅由于顛簸造成的。如果是前者，它將發(fā)動(dòng)起爆器（也叫爆筒），接下來(lái)就點(diǎn)燃疊氮化鈉。疊氮化鈉的爆炸產(chǎn)生大量氣體，這些氣體充入尼龍氣袋時(shí)會(huì)受到過(guò)濾。當(dāng)司機(jī)和前排乘客向前沖時(shí)，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(nèi)完成，這比一眨眼的速度還快四倍。千分之幾秒后，司機(jī)和前排乘客會(huì)撞在氣袋上，然后氣袋會(huì)立即收縮，熱的氮?dú)饽茉诳煽胤绞较聫膬膳孕沟簟?/p>

能使氣袋正常發(fā)揮作用的混合化學(xué)物質(zhì)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(xué)反應(yīng)是從電子打火裝置點(diǎn)燃疊氮化鈉（化學(xué)式是NaN₃）開(kāi)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(chǎn)生出熔化的金屬鈉和氮?dú)獾幕旌衔�。然后，金屬鈉和硝酸鉀反應(yīng)釋放出更多的氮?dú)獠⑿纬裳趸�鉀和氧化鈉。這些氧化物會(huì)立即與二氧化硅結(jié)合，形成無(wú)害的硅酸鈉玻璃。然后經(jīng)過(guò)過(guò)濾，只有氮?dú)獬溥M(jìn)了氣袋。

      人們對(duì)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(shí)產(chǎn)生的巨響會(huì)把他們震聾；其二，人們害怕會(huì)被撞得失去知覺(jué)，導(dǎo)致臉埋在氣袋里產(chǎn)生窒息。需要說(shuō)明的是，事實(shí)上，這些擔(dān)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(kāi)時(shí)產(chǎn)生的聲響，因?yàn)榕鲎脖旧懋a(chǎn)生的轟響會(huì)淹沒(méi)氣袋的聲音；另外，人也不會(huì)產(chǎn)生窒息，因?yàn)樵O(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)氣袋時(shí)就已考慮到了這一點(diǎn)，在乘員撲到氣袋上一秒鐘之后，氣袋就會(huì)完全收縮。

思考：寫出NaN₃發(fā)生爆炸充氣的一系列化學(xué)反應(yīng)方程式。

二氧化硫是一種有毒氣體，患有心臟病和呼吸道疾病的人對(duì)這種氣體最為敏感，就是正常人在二氧化硫濃度過(guò)高的地方呆得太久也會(huì)生病。
二氧化硫是一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體�？諝庵卸�氧化硫的濃度只有百萬(wàn)分之一時(shí)，我們就會(huì)感到胸部有一種被壓迫的不適感。當(dāng)濃度達(dá)到百萬(wàn)分之八時(shí)，人就會(huì)感到呼吸困難。二氧化硫的危害還在于它常常跟大氣中的飄塵結(jié)合在一起，進(jìn)入人和其他動(dòng)物的肺部，或在高空中與水蒸氣結(jié)合成酸雨而降落下來(lái)，對(duì)人和其他動(dòng)植物造成危害。目前，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)主要以煤為主，因此，我國(guó)的大氣污染是以煙塵和二氧化硫?yàn)榇�表的典型的煤煙型污染�?989年，科學(xué)研究人員對(duì)北京的兩個(gè)居民區(qū)進(jìn)行了大氣污染與死亡率的關(guān)系研究。研究結(jié)果表明，大氣中二氧化硫的濃度每增加1倍，總死亡率就增加11%。所以我們要時(shí)刻警惕二氧化硫污染。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界各國(guó)每年排入大氣中的二氧化硫的總量達(dá)1.5億噸以上，而且呈逐年上升趨勢(shì)。這些二氧化硫主要是過(guò)度燃燒煤和石油生成的。中國(guó)是燃煤大國(guó)，隨著燃煤量的增加，排放的二氧化硫的量也不斷增加。二氧化硫的大量排放使城市的空氣污染不斷加重，并導(dǎo)致我國(guó)出現(xiàn)大面積的酸雨。我國(guó)的酸雨主要是硫酸型的，要治理酸雨污染，就要控制二氧化硫的排放量。
為了保護(hù)環(huán)境，變廢為寶，我們可以采用多種方法進(jìn)行煙道氣脫硫，以防止空氣污染并回收和利用二氧化硫。
方法一：冶金廠利用一氧化碳還原二氧化硫。
SO₂+2COS+2CO₂
方法二：硫酸廠通常用氨水吸收二氧化硫。
SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₃
（NH₄）₂SO₃+SO₂+H₂O=2NH₄HSO₃
當(dāng)吸收液達(dá)到一定濃度時(shí)，再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93%的濃硫酸酸化：
2NH₄HSO₃+H₂SO₄（濃）=（NH₄）₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O
（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄（濃）=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O
放出的二氧化硫經(jīng)液化得到液態(tài)二氧化硫，可用于制取漂白劑、消毒劑，也可用于生產(chǎn)硫酸（前蘇聯(lián)曾用煙道氣生產(chǎn)了百萬(wàn)噸硫酸）。硫酸銨溶液經(jīng)過(guò)結(jié)晶、分離、干燥，可用于制化肥（硫銨）。
方法三：用純堿溶液吸收二氧化硫。
2Na₂CO₃+SO₂+H₂O=2NaHCO₃+Na₂SO₃
2NaHCO₃+SO₂=Na₂SO₃+2CO₂+H₂O
Na₂SO₃+SO₂+H₂O=2NaHSO₃
方法四：用石灰水處理低濃度的二氧化硫煙道氣也具有重要的意義。
其原理是將煙道氣經(jīng)水洗、冷卻、除塵后，在吸收塔內(nèi)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的石灰乳漿吸收，再將吸收后的漿液用加壓空氣氧化，生成石膏。缺少石膏的日本、美國(guó)、瑞典大都采用此法處理煙道氣。
思考題：
1.上述處理和回收二氧化硫的措施分別利用了SO₂的什么性質(zhì)？
2.你能寫出方法四的化學(xué)方程式嗎？