Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是一種易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚，可用于合成抗生素頭孢菌素藥物的中間體、汽車(chē)安全氣囊的藥劑等。氨基鈉(NaNH2)的熔點(diǎn)為210℃，沸點(diǎn)為400℃，在水溶液中易水解。實(shí)驗(yàn)室制取疊氮化鈉的實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)裝置如下：

①打開(kāi)止水夾K1，關(guān)閉止水夾K2，加熱裝置D一段時(shí)間；

②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K1；

③向裝置A中b容器內(nèi)充入加熱介質(zhì)并加熱到210～220℃，打開(kāi)止水夾K2，通入N2O：

④冷卻，向產(chǎn)物中加入乙醇，減壓濃縮結(jié)晶后，再過(guò)濾，并用乙醚洗滌，晾干。

回答下列問(wèn)題：

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

(2)氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2的化學(xué)方程式為__________。

(3)步驟③中，為了使反應(yīng)受熱均勻，A裝置里a容器的加熱方式為_____；生成NaN3的化學(xué)方程式為_____；N2O可由NH4NO3在240~245℃分解制得(硝酸銨的熔點(diǎn)為169.6℃)，則不能選擇的氣體發(fā)生裝置是________(填序號(hào))。

(4)圖中儀器a用的是鐵質(zhì)而不用玻璃，其主要原因是_____________。步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是_______________。

(5)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2.500g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滴鄰菲啰啉指示液，用0.0500mol·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：

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

Answer 1

【答案】堿石灰（或氫氧化鈉固體） 分離出冷凝的溶有氨氣的水 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴 NaNH2+N2ONaN3+H2O Ⅱ 反應(yīng)過(guò)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%

【解析】

(1)根據(jù)NaN3易溶于水，制備過(guò)程不能有水的參與分析；

(2)氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2和氫氣；

(3)根據(jù)步驟③的溫度為210～220℃選擇加熱方式；NaNH2和N2O生成NaN3和水，據(jù)此書(shū)寫(xiě)反應(yīng)的方程式；硝酸銨的熔點(diǎn)為169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，為防止硝酸銨熔化流出試管底部，據(jù)此選擇氣體發(fā)生裝置；

(4)a中有可能生成NaOH，根據(jù)氫氧化鈉的性質(zhì)分析解答；根據(jù)“NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚”分析；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6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，因此計(jì)算與疊氮化鈉反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6，據(jù)此分析計(jì)算。

(1)NaN3易溶于水，故制備過(guò)程不能有水，D中制備的氨氣含有水蒸氣，用B裝置盛放堿石灰(或氫氧化鈉固體)干燥氨氣，用裝置C冷凝分離出水，故答案為：堿石灰(或氫氧化鈉固體)；分離出冷凝的溶有氨氣的水；

(2)步驟①中先加熱通氨氣，排盡裝置中的空氣，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進(jìn)入與鈉反應(yīng)；氨氣與熔化的鈉反應(yīng)生成NaNH2和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Na+2NH32NaNH2+H2，故答案為：2Na+2NH32NaNH2+H2；

(3)步驟③的溫度為210～220℃，故選擇油浴加熱；NaNH2和N2O生成NaN3的反應(yīng)為：NaNH2+N2ONaN3+H2O；硝酸銨的熔點(diǎn)為169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，為防止硝酸銨熔化流出試管底部，故選擇的氣體發(fā)生裝置是I、Ⅲ，不能選擇Ⅱ作為氣體發(fā)生裝置，故答案為：油浴加熱；NaNH2+N2ONaN3+H2O；Ⅱ；

(4)a中有可能生成NaOH，會(huì)腐蝕玻璃，故儀器a用的是鐵質(zhì)而不用玻璃；由題可知，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，故用乙醚洗滌產(chǎn)品，故答案為：反應(yīng)過(guò)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；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的總的物質(zhì)的量為：0.1010mol/L×50×10-3L=0.00505mol，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，為：0.0500mol/L×29.00×10-3L = 0.00145mol，故與疊氮化鈉反應(yīng)的(NH4)2Ce(NO3)6有0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根據(jù)反應(yīng)有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，則2.500g試樣中疊氮化鈉的質(zhì)量為：0.0036mol×65g/mol×=2.34g，試樣中NaN3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=93.60%，故答案為：93.60%。