Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，是汽車安全氣囊中的主要成分，能在發(fā)生碰撞的瞬間分解產(chǎn)生大量氣體將氣囊鼓起。工業(yè)級(jí)NaN3 的制備分兩步進(jìn)行，反應(yīng)方程式如下：

ⅰ.2Na+2NH32NaNH2+H2

ⅱ.NaNH2+N2ONaN3+H2O

實(shí)驗(yàn)室利用如下裝 置模擬工業(yè)級(jí)NaN3的制備。

回答下列問(wèn)題：

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：制備

（1）裝置C中盛放的藥品為____________________，裝置D中進(jìn)行油浴而不用水浴的主要原因是_______________________。

（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃ 分解制得(硝酸銨的熔點(diǎn)為169.6℃)，則可選擇的氣體發(fā)生裝置是__________________(圖中加熱裝置已略去)，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________，在制備NaN3的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)觀察到_______________時(shí)開(kāi)始通入N2O。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：分離提純

反應(yīng)完全結(jié)束后，取出裝置D中的混合物進(jìn)行以下操作，得到NaN3固體。

已知：NaNH2能與水反應(yīng)生成NaOH 和氨氣

（3）操作Ⅳ采用乙醚洗滌的原因是________________________。

實(shí)驗(yàn)Ⅲ：定量測(cè)定

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滴鄰菲噦啉指示液，用0.0500 mol·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+。

（4）配制疊氮化鈉溶液時(shí)，除需用到燒杯、玻璃棒、量筒外，還用到的玻璃儀器有_____________。

（5）試樣中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______________。

Answer 1

【答案】 堿石灰 水的沸點(diǎn)為100℃，達(dá)不到210～220℃ ad NH4NO3N2O↑+2H2O↑ 裝置D中熔融鈉單質(zhì)的銀白色光澤全部消失 NaN3不溶于乙醚，能減少其損失；可洗去NaN3固體表面的乙醇雜質(zhì)；乙醚易揮發(fā)有利于產(chǎn)品快速干燥 500.00mL容量瓶、膠頭滴管 0.9360(93.60%)

【解析】（1）A中產(chǎn)生的氨氣混有水蒸氣，干燥氨氣選擇堿石灰，則在C中盛放的藥品是堿石灰；裝置D中發(fā)生反應(yīng)之一：NaNH2+N2ONaN3+H2O，該反應(yīng)需要溫度較高，而水浴溫度達(dá)不到反應(yīng)所需的溫度210℃-220℃，所以進(jìn)行油浴而不用水��；
（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸銨的熔點(diǎn)為169.6℃)，在制得N2O之前，NH4NO3就已經(jīng)熔化，故試管不能向下傾斜，以防熔化后的NH4NO3流下，故不用c，NH4NO3分解會(huì)得到水，若用b裝置，水蒸氣冷凝后會(huì)掉在試管底部，試管會(huì)炸裂，故不用b，故氣體發(fā)生裝置選ad；該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O↑；在制備NaN3的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)Na和NH3完全反應(yīng)時(shí)，開(kāi)始通入N2O發(fā)生NaNH2+N2ONaN3+H2O，制得NaN3，所以當(dāng)觀察到裝置D中熔融鈉單質(zhì)的銀白色光澤全部消失時(shí)開(kāi)始通入N2O；

（3）D中混合物加水后，根據(jù)疊氮化鈉（NaN3）固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，NaN3溶解在水中，NaNH2與水反應(yīng)生成NaOH和氨氣，可知操作Ⅱ加乙醇可降低NaN3的溶解度促使NaN3析出；乙醚洗滌疊氮化鈉可減少疊氮化鈉的損失；故操作Ⅳ采用乙醚洗滌的原因是NaN3不溶于乙醚，能減少其損失；可洗去NaN3固體表面的乙醇雜質(zhì)；乙醚易揮發(fā)有利于產(chǎn)品快速干燥;

（4）配制500.00mL疊氮化鈉溶液時(shí)，除需用到燒杯、玻璃棒、量筒外，還用到的玻璃儀器500.00mL容量瓶和膠頭滴管；

（5）結(jié)合滴定過(guò)程，將2.500g試樣配成500.00mL溶液，取50.00mL溶液置于錐形瓶中，疊氮化鈉和六硝酸鈰銨反應(yīng)，剩余的六硝酸鈰銨，加入濃硫酸，用0.0500molL-1（NH4）2Fe（SO4）2（硫酸亞鐵銨）標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定過(guò)量的Ce4+，結(jié)合化學(xué)方程式定量關(guān)系計(jì)算：

2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。

n[（NH4）2Ce（NO3）6]=0.1010molL-1×50.00×10-3L=5.050×10-3mol，
n[（NH4）2Fe（SO4）2]=0.0500molL-1×29.00×10-3L=1.450×10-3mol，
與NaN3反應(yīng)的n[（NH4）2Ce（NO3）6]=5.050×10-3mol-1.450×10-3mol=3.600×10-3mol，故500.00mL溶液中（2.500g試樣中）n（NaN3）=0.036mol，ω=×100%=×100%= 93.60%。