【題目】疊氮化鈉(NaN3)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打開裝置D導管上的旋塞,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Ab容器內(nèi)充入加熱介質(zhì)并加熱到210220℃,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,再過濾,并用乙醚洗滌,晾干。

已知:INaN3是易溶于水的白色晶體,微溶于乙醇,不溶于乙醚;

IINaNH2熔點210℃,沸點400℃,在水溶液中易水解。

請回答下列問題:

(1)裝置B中盛放的藥品為_____________;裝置C的主要作用是______________________。

(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的化學方程式為_______________________________。步驟③中最適宜的加熱方式為 ___________(水浴加熱,油浴加熱”)。

(3)N2O可由NH4NO3240245℃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(填序號)___________。

(4)生成NaN3的化學方程式為 _____________________________________。

(5)圖中儀器a用的是鐵質(zhì)而不用玻璃,其主要原因是__________________。

(6)步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是_______________________________。

(7)實驗室用滴定法測定疊氮化鈉樣品中NaN3的質(zhì)量分數(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標準溶液滴定過量的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+3N2Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+;試樣中NaN3的質(zhì)量分數(shù)為_______________

【答案】堿石灰(或氫氧化鈉固體) 冷凝分離出水 排盡裝置中的空氣 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加熱 I、 IV NaNH2+N2ONaN3+H2O 反應(yīng)過程中可能生成的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%(0.9360)

【解析】

由反應(yīng)步驟可知制取疊氮化鈉的原理為,先通入氨氣與鈉先反應(yīng)生成NaNH2和氫氣,反應(yīng)生成的NaNH2再與通入的N2O反應(yīng)生成NaN3和H2O。

(1)制備的氨氣中含有大量的水,用C裝置冷凝分離出水,B中盛放堿石灰干燥氨氣,故答案為:堿石灰;冷凝分離出水;

(2)步驟①中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中氨氣與鈉反應(yīng)生成NaNH2和氫氣,反應(yīng)方程式為:2Na+2NH32NaNH2+H2;水的沸點為100℃,不能達到反應(yīng)控制的溫度210一220℃,故用油浴加熱,故答案為:排盡裝置中的空氣;2Na+2NH32NaNH2+H2;油浴加熱;

(3)硝酸銨的熔點為169.6℃,因NH4NO3在240-245℃分解時已經(jīng)熔化,分解反應(yīng)中還生成水,故選I、 IV,故答案為:I、 IV;

(4)氨氣與鈉反應(yīng)生成的NaNH2與通入的N2O反應(yīng)生成NaN3和H2O,反應(yīng)的化學方程式為NaNH2+N2ONaN3+H2O,故答案為:NaNH2+N2ONaN3+H2O;

(5)反應(yīng)過程中有水生成,會反應(yīng)生成NaOH腐蝕玻璃,故答案為:反應(yīng)過程可能生成的NaOH能腐蝕玻璃;

(6)NaN3不溶于乙醚,可以減少晶體的損失,有利于產(chǎn)品快速干燥,故答案為: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;

(7)50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液中n[(NH4)2Ce(NO3)6]= 0.1010mol·L-1×50.00×10-3L=5.050×10-3mol,參與第二步反應(yīng)的量 n[(NH4)2Fe(SO4)2]= 0.0500mol·L-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,試樣中NaN3的質(zhì)量分數(shù)為(3.600×10-3mol×10×65g/mol)/

2.500 g×100%=93.60%,故答案為:93.60%。

練習冊系列答案
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(3)請根據(jù)等電子體原理,寫出由②、③兩種元素組成的帶有一個單位負電荷離子的電子式:_____。

(4)⑧號元素在元素周期表中的位置是___,⑩號原子處于基態(tài)時核外電子排布式為____,已知元素⑩和⑦的電負性分別為1.9和2.5,則⑩與⑦形成的化合物屬于________(填“離子”或“共價”)化合物。

(5)③號元素原子與①號元素原子形成的原子個數(shù)比為1∶3的分子X的空間構(gòu)型為________,X在①與④形成的化合物Y中的溶解度很大,其主要原因是___________,X分子中中心原子為________雜化,X分子與⑩號元素對應(yīng)的二價陽離子形成的配離子的化學式為______________。

(6)⑤號元素原子與Tl元素形成的晶體的晶胞如圖所示,該物質(zhì)的化學式為______________,若忽略Tl原子,則此晶體中⑤的空間結(jié)構(gòu)跟哪種常見物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)一樣?______________。已知該晶體的密度為ρ g·cm-3,阿伏加德羅常數(shù)為NA,則該晶體中晶胞邊長為________ pm(只寫計算式)。

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