让人死里逃生的叠氮化钠

      如果你驾着车撞到了路边的树上，你可能会对这些美丽的树木颇有微词。但当你从扭曲的汽车里狼狈地爬出来时，你却应该由衷地感谢一种名叫叠氮化钠的化合物，正是它救了你的性命。叠氮化钠看起来是一种非常危险的化学物质——它具有强烈的毒性和爆炸性——但它能在瞬间发挥作用，挽救你的生命。

      现代汽车工业生产出来的汽车，是工程技术的伟大创举，生产时为在撞车事故中挽救车内人员生命所采取的安全性措施也不少，但人们还是会在事故发生时死于车内，危险最大的就是司机和坐在前排的乘客。根据美国国家公路交通安全管理局的调查，每年都约有两万名坐在汽车前排的人因事故丧生，约三万人受伤后需接受治疗。

      挽救这些人生命的方法之一，就是把这种相当危险的化学物质叠氮化钠放入车中，只需250克（约合半磅）即可救人于危险之中。当汽车发生剧烈碰撞时，会触发这种化学物质产生爆炸，使气袋立即膨胀，气袋可以保持坐在车前排的乘员在发生撞击时，不致让头部和颈部撞在钢架、仪表盘或挡风玻璃上。据统计，在美国，这种气袋已挽救了一千二百多名乘客的生命。

      生产商在20世纪50年代就为气袋申请了专利。当时的设计是使气体从一个压缩气罐里释放出来，填充气袋。由于压缩气罐不可预料的特性和气罐内压力变化的原因，这种做法很不可靠，所以难以流行。解决之道就是用叠氮化钠来取代压缩气罐，通过在碰撞时使叠氮化钠“爆炸”来产生大量气体。一定数量的叠氮化钠可以在极短的时间内放出一定数量的氮气，这有利于整个过程的控制。

      使气袋充气的过程如下：假设你正在驾驶着一辆汽车，撞到了另一辆车或某个固定物体，如果撞击速度高于每小时10英里（约合16千米），就会记录在电子控制器的传感器内，由电子控制器决定是否打开气袋。此控制器可能位于汽车的前部，或者靠近司机放脚的地方，或者可以和气袋放在一起。控制器会分析汽车产生的负加速度，以区分出产生的碰撞是来自于撞车或撞墙之类有生命危险的事故，还是仅仅由于颠簸造成的。如果是前者，它将发动起爆器（也叫爆筒），接下来就点燃叠氮化钠。叠氮化钠的爆炸产生大量气体，这些气体充入尼龙气袋时会受到过滤。当司机和前排乘客向前冲时，气袋可以起到缓冲作用，从而使他们免受致命的伤害。控制器分析撞击并能使气袋膨胀在0.025秒之内完成，这比一眨眼的速度还快四倍。千分之几秒后，司机和前排乘客会撞在气袋上，然后气袋会立即收缩，热的氮气能在可控方式下从两旁泄掉。

能使气袋正常发挥作用的混合化学物质就是所谓的爆炸剂，其中包括叠氮化钠、硝酸钾和二氧化硅。这一系列化学反应是从电子打火装置点燃叠氮化钠（化学式是NaN₃）开始的。这能使局部温度上升到300 ℃，足以使大部分爆炸物迅速分解。首先，叠氮化钠燃烧产生出熔化的金属钠和氮气的混合物。然后，金属钠和硝酸钾反应释放出更多的氮气并形成氧化钾和氧化钠。这些氧化物会立即与二氧化硅结合，形成无害的硅酸钠玻璃。然后经过过滤，只有氮气充进了气袋。

      人们对气袋普遍有一种畏惧心理。其一，人们害怕爆炸物发生爆炸时产生的巨响会把他们震聋；其二，人们害怕会被撞得失去知觉，导致脸埋在气袋里产生窒息。需要说明的是，事实上，这些担心都是不必要的：大多数遭遇撞车的人都注意不到气袋张开时产生的声响，因为碰撞本身产生的轰响会淹没气袋的声音；另外，人也不会产生窒息，因为设计人员在设计气袋时就已考虑到了这一点，在乘员扑到气袋上一秒钟之后，气袋就会完全收缩。

思考：写出NaN₃发生爆炸充气的一系列化学反应方程式。

能源、可划分为一级能源和二级能源。自然界中以现成形式提供的能源,击。煤、石油、天然气称为一级能源需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。煤、石油、天然气等是多年来大规模使用的能源,称为常规能源,属于不可再生的化石能源。一些著名的地质专家预测,石油产量最早可能在2010年,最迟在2037年达到顶峰。此后就会不可逆转地下降,而石油和天然气的价格将大幅上升,且难以回落。

煤、石油、天然气等化石燃料燃烧后会放出多种污染大气的化学物质以及二氧化碳等温室气体,而氢燃料电池源源不断地提供能量的同时排出的只有水。

美国加州理工学院的研究员在美国《科学》上撰文指出,氢燃料系统未必对环境完全无害。氢比空气轻得多,很容易向空中运动。研究员们估计完全使用氢燃料将导致进入大气同温层的氢分子增加到目前的3倍。同温层距地面15-40km,包含臭氧层,氢分子进入同温层会被氧化成水。

发展氢燃料系统的主要提倡者杰里米?里夫金说:“当转而利用一种新能源的时候,你必然设想它可能产生一些环境影响,但是氢作为化石燃料的替代物,依然是我们未来的希望。”

发展氢能源需要解决如何廉价地制备大量氢气,以及如何安全贮存、运输氢气等问题。从化石原料制取氢气,已经有比较成熟的技术及工业装置,并在不断研究改进之中,所制得的氢气主要作为化工原料,如合成氨、合成甲醇及油品等。但从化石原料制取氢气的过程必然会放出二氧化碳,因此不能解决温室气体的排放问题。非化工原料制氢主要是指从含氢物质制取氢气,其中水电解制氢技术已成熟并有工业生产装置,但电能消耗较大(每立方米氢气耗电约4~5kw-h),目前尚受到一定的限制。但从水中制氢是理想的制氢方法。

【思考】阅读以上文摘,并注意带有下划线的文字,完成下列填空。

（1）理想的制氢方法是        ,此过程是        (填写“释放”或“消耗‘)能量的过程。氢气是一种高效而又没有污染的      级能源。

（2）水电解制氢反应的化学方程式是                        。

（3）关于用水制取氢气,以下研究方向不正确的是

A.构成水的氢和氧都是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下,使氢成为二级能源

B.设法将太阳光聚焦,产生高温,使水分解产生氢气

C.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水获得氢能源

（4）作为能源,氢气具有其他能源所不具备的优点。第一,燃烧时放出的热量多,放出的热量约为同质量汽油的3倍。第二                      。第三最大的优点是     。氢气的重量轻、密度小，便于运送和携带，容易储藏，与难储存的电相比，优越性更为显著。