Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚，常用作汽車安全氣囊中的藥劑。實驗室制取疊氮化鈉的原理、實驗裝置及實驗步驟如下：

①關(guān)閉止水夾K2，打開止水夾K1，開始制取氨氣。

②加熱裝置A中的金屬鈉，使其熔化并充分反應(yīng)后，停止通入氨氣并關(guān)閉止水夾K1。

③向裝置A中的b容器內(nèi)充入加熱介質(zhì)，并加熱到210～220℃，然后打開止水夾K2，制取并通入N2O。

請回答下列問題：

（1）制取氨氣可選擇的裝置是__（填序號，下同），N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸銨的熔點為169.6℃)，則可選擇的氣體發(fā)生裝置是__。

（2）步驟①中先通氨氣的目的是__，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___。

（3）生成NaN3的化學(xué)方程式為___。

（4）反應(yīng)完全結(jié)束后，進(jìn)行以下操作，得到NaN3固體：

a中混合物NaN3固體

已知NaNH2能與水反應(yīng)生成NaOH和氨氣。操作Ⅱ的目的是___，操作Ⅳ最好選用的試劑是___。

（5）實驗室用滴定法測定疊氮化鈉樣品中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：①將2.500g試樣配成500.00mL溶液。②取50.00mL溶液置于錐形瓶中，加入50.00mL0.1010mol·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8mL濃硫酸，滴入3滴鄰菲啰啉指示劑，用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的Ce4+，消耗溶液體積為29.00mL。測定過程的反應(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】BCD A 排盡裝置中的空氣 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加熱 NaNH2+N2ONaN3+H2O 降低NaN3的溶解度 乙醚 93.60%

【解析】

(1)實驗室可以選用氯化銨與消石灰共熱或用濃氨水與新制生石灰（或氫氧化鈉固體）或用濃氨水共熱制備氨氣，由于硝酸銨的熔點低于分解溫度，所以用硝酸銨制備一氧化二氮時應(yīng)防止硝酸銨熔化流出試管；

(2)金屬鈉具有很強(qiáng)的還原性，能與空氣中的氧氣反應(yīng)，步驟①中應(yīng)先通氨氣的目的是用氨氣排盡裝置中的空氣；步驟②的反應(yīng)為氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成氨基鈉和氫氣；步驟③為210～220℃條件下，氨基鈉與一氧化二氮反應(yīng)生成疊氮化鈉和水；

(3)由題意可知，210～220℃條件下，氨基鈉與一氧化二氮反應(yīng)生成疊氮化鈉和水；

(4)疊氮化鈉固體微溶于乙醇，不溶于乙醚，操作Ⅱ加入乙醇可降低NaN3的溶解度，促使NaN3析出，操作Ⅳ選用乙醚，減少晶體的損失，有利于產(chǎn)品快速干燥；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的總的物質(zhì)的量為0.1010mol/L×50×10－3L＝0.00505 mol，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，由此計算可得。

(1)實驗室可以選用裝置C用氯化銨與消石灰共熱制備氨氣，也可以選用裝置D用濃氨水與新制生石灰（或氫氧化鈉固體）反應(yīng)快速制備氨氣，還可以選用裝置B用濃氨水共熱制備氨氣，則裝置BCD均可以用于制備氨氣；由于硝酸銨的熔點低于分解溫度，所以用硝酸銨制備一氧化二氮時，為防止硝酸銨熔化流出試管，試管口應(yīng)向上，則制備一氧化二氮的裝置為A，故答案為：BCD；A；

(2)金屬鈉具有很強(qiáng)的還原性，能與空氣中的氧氣反應(yīng)，則步驟①中先通氨氣的目的是用氨氣排盡裝置中的空氣，防止加熱時空氣中的氧氣等能與鈉反應(yīng)；步驟②的反應(yīng)為氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成氨基鈉和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na+2NH32NaNH2+H2；步驟③為210～220℃條件下，氨基鈉與一氧化二氮反應(yīng)生成疊氮化鈉和水，則最適宜的加熱方式為油浴加熱，故答案為：排盡裝置中的空氣；2Na+2NH32NaNH2+H2；油浴加熱；

(3)由題意可知，210～220℃條件下，氨基鈉與一氧化二氮反應(yīng)生成疊氮化鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNH2+N2ONaN3+H2O，故答案為：NaNH2+N2ONaN3+H2O；

(4)由疊氮化鈉固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚可知，操作Ⅱ加入乙醇的目的是可降低NaN3的溶解度，促使NaN3析出，操作Ⅳ最好選用乙醚，目的是減少晶體的溶解損失，且乙醚易揮發(fā)，有利于產(chǎn)品快速干燥，故答案為：降低NaN3的溶解度；乙醚；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的總的物質(zhì)的量為0.1010mol/L×50×10－3L＝0.00505 mol，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)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，則參與反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6物質(zhì)的量為0.050 0 mol/L×29.00×10－3L＝0.001 45 mol，故與疊氮化鈉反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6有0.005 05 mol－0.001 45 mol＝0.003 6 mol，根據(jù)反應(yīng)方程式可得NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，則2.500 g試樣中疊氮化鈉的質(zhì)量為0.003 6 mol×65 g/mol×＝2.34g，試樣中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%＝93.60%，故答案為：93.60%。