Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是一種白色劇毒晶體，是汽車安全氣囊的主要成分。NaN3易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈弱堿性，能與酸發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生具有爆炸性的有毒氣體疊氮化氫。實(shí)驗(yàn)室可利用亞硝酸叔丁酯(t－BuNO2，以t－Bu表示叔丁基)與N2H4、氫氧化鈉溶液混合反應(yīng)制備疊氮化鈉。

(1)制備亞硝酸叔丁酯

取一定NaNO2溶液與50%硫酸混合，發(fā)生反應(yīng)H2SO4＋2NaNO2===2HNO2＋Na2SO4�？衫�用亞硝酸與叔丁醇(t－BuOH)在40 ℃左右制備亞硝酸叔丁酯，試寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________。

(2)制備疊氮化鈉(NaN3)

按如圖所示組裝儀器(加熱裝置略)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：t－BuNO2＋NaOH＋N2H4===NaN3＋2H2O＋t－BuOH。

①裝置a的名稱是________________；

②該反應(yīng)需控制溫度在65 ℃，采用的實(shí)驗(yàn)措施是____________________；

③反應(yīng)后溶液在0 ℃下冷卻至有大量晶體析出后過(guò)濾，所得晶體使用無(wú)水乙醇洗滌。試解釋低溫下過(guò)濾和使用無(wú)水乙醇洗滌晶體的原因是______________________________________________。

(3)產(chǎn)率計(jì)算

①稱取2.0 g疊氮化鈉試樣，配成100 mL溶液，并量取10.00 mL溶液于錐形瓶中。

②用滴定管加入0.10 mol·L－1六硝酸鈰銨[(NH4)2Ce(NO3)6]溶液40.00 mL[發(fā)生的反應(yīng)為2(NH4)2Ce(NO3)6＋2NaN3===4NH4NO3＋2Ce(NO3)3＋2NaNO3＋3N2↑](假設(shè)雜質(zhì)均不參與反應(yīng))。

③充分反應(yīng)后將溶液稀釋并酸化，滴入2滴鄰菲羅啉指示液，并用0.10 mol·L－1硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]為標(biāo)準(zhǔn)液，滴定過(guò)量的Ce4＋，終點(diǎn)時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00 mL(滴定原理：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)。計(jì)算可知疊氮化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為__________(保留2位有效數(shù)字)。若其他操作及讀數(shù)均正確，滴定到終點(diǎn)后，下列操作會(huì)導(dǎo)致所測(cè)定樣品中疊氮化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大的是______(填字母代號(hào))。

A．錐形瓶使用疊氮化鈉溶液潤(rùn)洗

B．滴加六硝酸鈰銨溶液時(shí)，滴加前仰視讀數(shù)，滴加后俯視讀數(shù)

C．滴加硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，開(kāi)始時(shí)尖嘴處無(wú)氣泡，結(jié)束時(shí)出現(xiàn)氣泡

D．滴定過(guò)程中，將掛在錐形瓶壁上的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液滴用蒸餾水沖進(jìn)瓶?jī)?nèi)

(4)疊氮化鈉有毒，可以使用次氯酸鈉溶液對(duì)含有疊氮化鈉的溶液進(jìn)行銷毀，反應(yīng)后溶液堿性明顯增強(qiáng)，且產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的無(wú)毒氣體，試寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式：____________________________。

Answer 1

【答案】t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O 恒壓滴液漏斗(滴液漏斗) 水浴加熱 降低疊氮化鈉的溶解度，防止產(chǎn)物損失 65% AC ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

(1)根據(jù)元素組成以及酯化反應(yīng)特點(diǎn)，有水分子生成，無(wú)機(jī)酸與醇的酯化反應(yīng)生成亞硝酸酯與水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O；

(2) ①根據(jù)儀器的構(gòu)造可知，裝置a的名稱是恒壓滴液漏斗(滴液漏斗)；

②加熱溫度低于100 ℃，所以用水浴加熱；

③疊氮化鈉易溶于水，微溶于乙醇，低溫下溶解度降低，用乙醇洗滌溶質(zhì)損失更少；

(3)Ce4＋總計(jì)為0.10 mol·L－1×0.04 L＝0.004 mol，分別與Fe2＋和N反應(yīng)。其中與Fe2＋按1∶1反應(yīng)消耗0.10 mol·L－1×0.02 L＝0.002 mol，則與N按1∶1反應(yīng)也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N。原2.0 g疊氮化鈉試樣，配成100 mL溶液中有0.02 mol即1.3 g NaN3，所以樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65%；

誤差A、使用疊氮化鈉溶液潤(rùn)洗錐形瓶，使進(jìn)入錐形瓶中溶質(zhì)比所取溶液更多，滴定消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液體積減小，疊氮化鈉溶液濃度偏大；

B、六硝酸鈰銨溶液實(shí)際取量大于40.00 mL，滴定消耗的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液體積增大，計(jì)算疊氮化鈉溶液濃度偏�。�

C、滴定前無(wú)氣泡，終點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)氣泡，則讀數(shù)體積為實(shí)際溶液體積減氣泡體積，硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)體積減小，疊氮化鈉溶液濃度偏大；

D、滴定過(guò)程中，將掛在錐形瓶壁上的硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)液滴用蒸餾水沖進(jìn)瓶?jī)?nèi)，無(wú)影響。

答案選AC；

（4）疊氮化鈉有毒，可以使用次氯酸鈉溶液對(duì)含有疊氮化鈉的溶液進(jìn)行銷毀，反應(yīng)后溶液堿性明顯增強(qiáng)，且產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的無(wú)毒氣體氮?dú)�，結(jié)合氧化還原反應(yīng)配平，反應(yīng)的離子方程式為：ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑。