Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)常用作汽車安全氣囊中的藥劑。實(shí)驗(yàn)室制取疊氮化鈉的原理、實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①打開裝置D導(dǎo)管上的旋塞，加熱制取氨氣。

②再加熱裝置A中的金屬鈉，使其熔化并充分反應(yīng)后，再停止加熱裝置D并關(guān)閉旋塞。

③向裝置A中b容器內(nèi)充入加熱介質(zhì)并加熱到210～220℃，然后通入N2O。

④冷卻，向產(chǎn)物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度)，減壓濃縮結(jié)晶后，再過(guò)濾，并用乙醚洗滌，晾干。

已知：I．NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚；

II．NaNH2熔點(diǎn)210℃，沸點(diǎn)400℃，在水溶液中易水解。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

(1)裝置B中盛放的藥品為______。

(2)步驟①中先加熱通氨氣的目的是_______________；步驟②氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2的化學(xué)方程式為__________；步驟③中最適宜的加熱方式為 ______(填“水浴加熱”，“油浴加熱”)。

(3)生成NaN3的化學(xué)方程式為 _______。

(4)圖中儀器a用的是鐵質(zhì)而不用玻璃，其主要原因是_____。

(5)步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是_______。

(6)實(shí)驗(yàn)室用滴定法測(cè)定疊氮化鈉樣品中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：①將2.500 g試樣配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于錐形瓶中，加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反應(yīng)后，將溶液稍稀釋，向溶液中加入8 mL濃硫酸，滴入3滴鄰菲啰啉指示液，用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)量的Ce4+，消耗溶液體積為29.00mL。測(cè)定過(guò)程的反應(yīng)方程式為：2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑；Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+；試樣中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______。

Answer 1

【答案】堿石灰(或氫氧化鈉固體) 排盡裝置中的空氣防止空氣中氧氣等與鈉發(fā)生反應(yīng) 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加熱 NaNH2+N2ONaN3+H2O 反應(yīng)過(guò)程中有水生成會(huì)與鈉生成NaOH能腐蝕玻璃 NaN3不溶于乙醚，能減少NaN3的溶解損耗；且乙醚易揮發(fā)，有利于產(chǎn)品快速干燥 93.60%

【解析】

(1)根據(jù)已知：NaN3是易溶于水，故制備過(guò)程不能有水的參與，據(jù)此分析；

(2)反應(yīng)物鈉與空氣中二氧化碳和水反應(yīng)，需排除裝置內(nèi)的空氣；氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2和氫氣；步驟③的溫度為210～220℃，選擇油浴加熱；

(3)NaNH2和N2O價(jià)態(tài)歸中得到NaN3，據(jù)此書寫；

(4)a中有可能生成NaOH，會(huì)腐蝕玻璃；

(5)根據(jù)“NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚”分析；

(6根據(jù)方程式和電子守恒進(jìn)行計(jì)算。

(1)已知：NaN3易溶于水，所以在制備過(guò)程不能有水，D中制備的氨氣含有水蒸氣，用B裝置盛放堿石灰(或氫氧化鈉固體)干燥氨氣；

(2)步驟①中先加熱通氨氣，排盡裝置中的空氣，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入與鈉反應(yīng)；氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2和氫氣，反應(yīng)為：2Na+2NH32NaNH2+H2；已知步驟③的溫度為210～220℃，故選擇油浴加熱；

(3)NaNH2和N2O生成NaN3的反應(yīng)為：NaNH2+N2ONaN3+H2O；

(4)a中有可能生成NaOH，會(huì)腐蝕玻璃，故儀器a用的是鐵質(zhì)而不用玻璃；

(5)由題可知，NaN3不溶于乙醚，能減少NaN3的溶解損耗；且乙醚易揮發(fā)，有利于產(chǎn)品快速干燥，故用乙醚洗滌產(chǎn)品；

(6)(NH4)2Ce(NO3)6的總的物質(zhì)的量n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.1010mol/L×0.050L=0.00505mol，部分與疊氮化鈉反應(yīng)，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，根據(jù)已知反應(yīng)：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，參與反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6與標(biāo)準(zhǔn)液的物質(zhì)的量相等，為：0.0500mol/L×0.0290L=0.00145mol，故與疊氮化鈉反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6有0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根據(jù)反應(yīng)有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，則2.500g試樣中疊氮化鈉的質(zhì)量為：0.0036mol×65g/mol×=2.34g，所以試樣中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=93.60%。