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）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的側(cè)管的作用是________________；

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_________。

（2）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)。

（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，試寫出反應(yīng)的離子方程式：____________________。

Answer 1

【答案】平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下 水浴加熱 降低NaN3的溶解度，減少產(chǎn)物損失 65% ClO－＋2N3-＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

（1）①裝置a的側(cè)管的作用是：平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下；

②加熱溫度低于100℃，所以用水浴加熱；

③已知“NaN3易溶于水，微溶于乙醇”；

（3）總計(jì)Ce4＋為0.10 mol·L-1×0.04 L=0.004 mol，分別與Fe2＋和N3－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N3－按1：1反應(yīng)也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N3－；

（4）次氯酸鈉溶液與疊氮化鈉溶液反應(yīng)堿性明顯增強(qiáng)，生成氫氧化鈉，且產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的無(wú)毒氣體，為氮?dú)�，同時(shí)生成氯化鈉。

（1）①裝置a的側(cè)管的作用是：平衡壓強(qiáng)，使液體順利流下；

②加熱溫度低于100℃，所以用水浴加熱；

③低溫下過(guò)濾和使用無(wú)水乙醇洗滌晶體的原因是：疊氮化鈉易溶于水，微溶于乙醇，低溫下溶解度降低，降低NaN3的溶解度，減少產(chǎn)物損失；

（3）總計(jì)Ce4＋為0.10 mol·L-1×0.04 L=0.004 mol，分別與Fe2＋和N3－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N3－按1：1反應(yīng)也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N3－，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%；

（4）次氯酸鈉溶液與疊氮化鈉溶液反應(yīng)堿性明顯增強(qiáng)，生成氫氧化鈉，且產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的無(wú)毒氣體，為氮?dú)�，同時(shí)生成氯化鈉，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒，離子反應(yīng)方程式為：ClO－+2N3－+H2O=Cl－+2OH－+3N2↑；。