一组有关化学炸药的习题分类例析

文章编号：1005－6629(2009)05－0063－03中图分类号：G632.479文献标识码：B

最早的炸药──黑色火药，是9世纪初或更早时间，由中国练丹师们发明的。后来由蒙古人和阿拉伯人传入欧洲。直至18世纪，黑色火药一直是世界上唯一的爆炸材料。18世纪后，化学作为一门科学有了迅速的发展。为炸药原料的来源和合成及制备提供了条件，许多化学家致力于研制性能更好、威力更大的爆炸材料，使各种新型炸药接连涌现出来。这里把炸药作为创设情景而编制的一组习题，帮助大家更好地了解炸药中化学知识的应用。

1黑火药类炸药

(1)黑火药爆炸时发生如下反应：S+2KNO3+3C=K2S+N2+3CO2，若反应中转移的电子数为a mol,被2 mol KNO3氧化而生成的氧化产物为b mol,则（）

A．a=12,b=2.5B．a=24,b=2.5

C．a=12,b=3D． a=24,b=3

解析：此氧化还原反应中，氧化剂是S和KNO3，还原剂是C，C既被S氧化也被KNO3氧化。1 mol C不管被S氧化还是被KNO3氧化，要失去4 mol电子（碳由0价升高为+4价）生成1 mol氧化产物（CO2），2 mol KNO3被还原得到10 mol电子（氮由+5价降低为0价），要计算2 mol KNO3氧化而生成的氧化产物可列比例式为：1 mol4 mol =b10 mol，求得b=2.5 mol 。1 mol C要失去4 mol电子，3 mol C共失去12 mol电子，故a=12。

答案：A。

2硝酸铵类炸药

(2)高级轿车配置的安全气囊内有硝酸铵（NH4NO3）或叠氮化钠（NaN3）等物质。当汽车在高速行驶中受到猛烈撞击时，这些物质会迅速发生分解反应， 产生气体充满气囊（硝酸铵迅速分解出大量的一氧化二氮气体和另一种氧化物充满气囊；叠氮化钠（NaN3）分解成固态钠和一种气体）。气囊填补在乘员与挡风玻璃、方向盘之间，达到保护驾乘人员的目的。①写出硝酸铵、叠氮化钠受撞击时发生分解反应的化学方程式_________________；_____ _________；

②从安全角度，在存放和使用硝酸铵化肥时要注意哪些问题？

解析：根据题目提供的信息利用质量守恒原理，可写出爆炸分解时的反应。硝酸铵分解会产生气体，在有限空间内，气体急速膨胀，易爆炸，因此不能受到撞击。

答案： ①NH4NO3＝N2O+2H2O；

2NaN3＝2Na+3N2；

②不能与易燃物混放；不能用铁锤等物将结块的硝酸铵砸碎；不能受到严重撞击。

3 硝化甘油、三硝基甲苯（TNT）、苦味酸（2，4，6-三硝基苯酚）、硝酸纤维（火棉）等烈性炸药

(3)下列说法正确的是（）

A．硝化甘油在碱性条件下能水解成硝酸和甘油

B．苦味酸和三硝基甲苯（TNT）都属于芳香族化合物

C．硝化甘油、火棉、TNT都是硝酸酯

D．硝化甘油、三硝基甲苯（TNT）、苦味酸、硝酸纤维都属于高分子化合物

解析: 硝化甘油、火棉是硝酸酯，苦味酸是2，4，6-三硝基苯酚的俗称，TNT是2，4，6-三硝基甲苯，苦味酸和TNT都是芳香烃的衍生物而不是硝酸酯，也不是高分子化合物。硝化甘油在碱性条件下的水解产物之一应是硝酸盐和甘油。

答案：B。

4石墨炸弹

(4)以美国为首的北约曾对南联盟使用了“石墨炸弹”，石墨炸弹爆炸时，能在方圆几百米范围内撒下大量的石墨纤维，造成输电线、电厂设备损坏。这是由于石墨纤维（ ）

A．有剧毒 B．易燃、易爆

C．能导电 D．有放射性

解析：根据题干中信息“造成输电线、电厂设备损坏”，可分析知与石墨物理性质中的导电性相关，石墨具有导电性。

答案：C。

5 贫铀炸弹

(5)北约在对南联盟进行轰炸时，大量使用贫铀炸弹。贫铀是从金属中提炼铀235以后的副产品，其主要成分是铀238，密度为钢的2.5倍。贫铀炸弹的最大穿甲厚度可达900 mm，杀伤力极大，残留物可长期起作用。

①常规炸弹最大穿甲深度可达100 mm，弹头可穿过50个人的人墙，同样形状的贫铀炸弹弹头可穿过的人数可达（）

A.100人B.200人C.400人D.800人

②贫铀炸弹的放射性，使生物体发生变异，导致癌症、白血病和新生儿畸形等，这是______射线的作用，导致生物体产生变异的机制是_______。

③残留物对环境可长期起作用，其原因是（）

A.爆炸的弹片存在放射性

B.未炸的哑弹存在放射性

C.铀的衰变速率很快

D.铀的半衰期很长

解析：通过对题给信息的筛选、提炼可知，贫铀炸弹穿过人群数与穿甲深度成正比。贫铀炸弹对生物体的危害，必须从基因角度考虑。其残留物可“长期起作用”，要注意“长期”这一信息，显然“长期”与“半衰期”相关。

答案：① C；② 物理化学，基因突变；③ A，B，D 。

6高聚氮炸弹

(6)2004年7月德俄两国化学家共同宣布，在高压下氮气会发生聚合得到高聚氮，这种高聚氮的N-N键的键能为160 kJ・mol-1（N2的键能942 kJ・mol-1）， 晶体结构如右图。此前也曾报道过从N2可制取出N5+、N3。含N5+离子的化合物及N60、 N5极不稳定， 则下列说法错误的是 （）

Ａ．按键型分类，该晶体中含有非极性共价键

Ｂ．含N5+离子的化合物中既有离子键又有共价键

Ｃ．高聚氮与N2、N3、N5、N5+、N60互为同素异形体

Ｄ．这种固体的可能潜在应用是烈性炸药或高能材料

解析：含N5+离子化合中有N5+-A-离子键，氮与氮形成的是非极性共价键，同素异形体强调的是同种元素形成的性质不同的单质，N5+不是单质。N5极不稳定储存了很高的能量，当然可以做烈性炸药或高能材料。

答案：Ｃ。

7叠氮或重氮化合物炸药

(7)继“分子足球”C60之后，科学家又发现另一种“分子足球”N60。一定条件下N60中积累的巨大能量会在一瞬间释放出来，是未来的火箭燃料，N60属于（）

A．金属单质 B．非金属单质

C．化合物D．混合物

解析：N60只有一种元素，显然属于非金属单质。

答案：B。

(8)据报道，意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子；N5是可用作烈性炸药的一种分子，下列说法正确的是（）

A.相同质量的N4、 N5分子其原子数之比为5∶4

B.N5、N4与N2互为同素异形体

C.N4、N5均属于新型的化合物

D.N5的摩尔质量为70 g・mol-1

解析：相同质量的N4、N5分子其原子数相等。N5、N4都是单质，互为同素异形体。摩尔质量的单位为g・mol－1。

答案：B。

8四硝基正四面体烷、八硝基立方烷等新型烈性炸药

(9)据报道，我国一留美化学家参与合成了一种新型炸药，它跟三硝基甘油一样抗打击、抗震，但一经引爆就发生激烈爆炸，据信是迄今最烈性的非核爆炸品。该炸药的化学式为C8N8O16，同种元素的原子在分子中是毫无区别的。

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①画出它的结构式。

②写出它的爆炸反应方程式。

③该物质为何是迄今最烈性的非核爆炸品。

解析：八个碳原子，八个硝基要高度对称连接起来，立方烷的八个氢原子被八个硝基取代正好符合题意。它爆炸时要产生大量的气体才能发生激烈爆炸，因此，C8N8O16中C应变成CO2 ，N应变成N2。

答案：①

或八硝基环辛四烯；

②C8(NO2)8＝8CO2＋4N2；

③ a.八硝基立方烷分解得到的两种气体都是最稳定的化合物；b. 立方烷的碳架键角只有90°，大大小于109°28'(或答：是张力很大的环)，因而八硝基立方烷是一种高能化合物, 分解时将释放大量能量；c. 八硝基立方烷分解产物完全是气体，体积膨胀将引起激烈爆炸。

9火箭燃料类炸药

(10)在自然界，最轻的金属是锂，它的化合物如氢化锂、氘化锂、氚化锂。1967年6月17日，我国成功爆炸的第一颗氢弹，“炸药”就是氢化锂和氘化锂。据计算， 1千克氘化锂的爆炸力等于5万吨烈性梯恩梯炸药。因此，人们把锂叫做“高能金属”。长征2号火箭承担运载“神六”的使命,氢化锂、氘化锂、氚化锂可以作为启动长征2号（CZ2F）火箭的优良燃料。下列关于LiH、LiD、LiT说法正确的是（）

A．H、D、T的摩尔质量之比为1∶2∶3

B．它们都是强氧化剂

C．它们中的H、D、T互称为同素异形体

D．它们都是强还原剂

解析：LiH、LiD、LiT中氢元素都是－1价的，处于最低价态应具有很强的还原性，H、D、T不是单质不能称为同素异形体，而是氢的同位素。

答案：D。

(11)航天飞机用高氯酸铵(NH4ClO4)与铝粉的混合物为固体燃料,点燃的铝粉氧化放热引发高氯酸铵反应,其方程式可表示为: 2NH4ClO4(s)=N2(g) + 4H2O(g)+Cl2(g)+2O2(g)， 下列对此反应的叙述不正确的是（）

A.上述此反应瞬间能产生大量气体推动航天飞机飞行

B.反应从能量变化上说，主要是化学能转变为热能和动能

C.由铝粉引发该反应, 所以上述反应为吸热反应

D.在反应中高氯酸铵既是氧化剂又是还原剂

解析：从化合价分析知，高氯酸铵中－3价的氮被氧化了，＋7价的氯被还原了，既然能利用此反应瞬间产生大量气体推动航天飞机飞行，这个反应一定是个放热反应。

答案：C。

10燃料空气炸弹

(12)2001年11月，美军为打击躲藏在阿富汗山洞中的，使用了一种名为BLU-82的高效能燃料空气炸弹。这种炸弹有时也被称为云爆弹、气浪弹、窒息弹或吸氧武器。据称，BLU-82炸弹在接近地面引爆后，可以将方圆500多米的地区全部化为焦炭，且爆炸产生的震力可以在数公里之外感觉到。爆炸时，除产生高温外，还可使山洞内的氧气耗尽，使其中的所有生物窒息死亡而山洞不致完全崩塌，以便后续军队进入山洞鉴别死者身份。燃料空气弹的主装药之一是环氧乙烷，它的化学式可写作________________。爆炸时，环氧乙烷先成雾状分散在空气中，然后燃爆，反应的生成物为__________、__________、__________。

解析：环氧乙烷燃爆时会耗尽山洞内的氧气，因此，环氧乙烷燃烧时氢要变成水，而碳有一部分是不充分燃烧，既有CO2生成也有CO生成。

答案：C2H4O；CO、CO2、H2O。

11C-4军用塑胶炸药

(13)C-4炸药是一种高效的易爆炸药，由聚异丁烯、梯恩梯（TNT）、Semtex和白磷等高性能爆炸物质混合而成，外形就像用来烘烤面包的生面粉团，可随意揉搓，成各种形状。如果外边附上黏着性材料，就可以安置在非常隐蔽的部位，像口香糖那样牢牢地黏附在上面，因此被称为残酷“口香糖”。这种炸药能轻易躲过X光安全检查，未经特定嗅识训练的警犬也难以识别它。由于C-4威力巨大，大型国际恐怖组织或国际，屡屡用它制造恐怖事件。这种炸药虽然威力大，但使用起来非常安全，即使直接向炸药开枪也不会发生爆炸，只能用雷管引爆。下列说法中一定不正确的是（）

A．聚异丁烯是一种塑料，在C-4炸药中起延展剂的作用

B．C-4名称的由来可能是因为每个异丁烯分子结构里有4个碳原子

C．聚异丁烯是混合物，能使溴水褪色

D．C-4炸药是聚异丁烯、梯恩梯（TNT）、Semtex和白磷在一定条件下反应生成的一种新物质，温度高于40 ℃时就会自燃

解析：聚异丁烯是高聚物，聚合度n是个平均值，每个分子的长短不一，分子量不同，因此，聚异丁烯是混合物，但聚异丁烯中没有碳碳双键了，故不能使溴水褪色。题干已提示“但使用起来非常安全，即使直接向炸药开枪也不会发生爆炸，只能用雷管引爆”，故此炸药不会自燃。聚异丁烯是一种塑料，并不是炸药的有效成分，推测它起延展剂的作用。异丁烯正好是4个碳原子，C-4的名称由来可能就是如此。

答案：C、D。

12其他类爆炸

(14)最近几年以来，新疆、黑龙江、山西等地相继发生煤矿爆炸事故，吉林也曾经发生过化工厂爆炸，给人民生命和国家财产造成重大损失，安全生产已成为工业生产中的头等大事。下列预防或处理事故的方法可行的是( )

A.煤矿工人可以先用明火伸入矿井以检测瓦斯的存在

B.可以给矿井中充入大量的二氧化碳以防止瓦斯爆炸

C.若硝基苯污染水源，可用活性炭吸附硝基苯以减少水体污染

D.化工厂爆炸时可用湿布捂住鼻孔、眼睛等并躲在下风的低洼处

解析：矿井中瓦斯一遇火花就会爆炸，更不能使用明火试探；二氧化碳虽可防止瓦斯爆炸，但也会使人窒息死亡，化工厂爆炸时有毒气体可能会聚集在下风的低洼处；人应向上风高处转移；活性炭有很大的表面积能吸附硝基苯等有毒物质。

答案：C。

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