[题目]叠氮化钠(NaN3)是一种易溶于水的白色晶体.微溶于乙醇.不溶于乙醚.可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体.汽车安全气囊的药剂等.氨基钠(NaNH2)的熔点为210℃.沸点为400℃.在水溶液中易水解.实验室制取叠氮化钠的实验步骤及实验装置如下:①打开止水夹K1.关闭止水夹K2.加热装置D一段时间,②加热装置A中的金属钠.使其熔化并充分反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

【题目】叠氮化钠(NaN3)是一种易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚，可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体、汽车安全气囊的药剂等。氨基钠(NaNH2)的熔点为210℃，沸点为400℃，在水溶液中易水解。实验室制取叠氮化钠的实验步骤及实验装置如下：

①打开止水夹K1，关闭止水夹K2，加热装置D一段时间；

②加热装置A中的金属钠，使其熔化并充分反应后，再停止加热装置D并关闭K1；

③向装置A中b容器内加入加热介质并加热到210～220℃，打开止水夹K2，通入N2O；

④冷却，向产物中加入乙醇，减压浓缩结晶后，再过滤，并用乙醚洗涤，晾干。

回答下列问题：

(1)装置B中盛放的药品为____________。

(2)氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为__________。

(3)步骤③中，为了使反应受热均匀，A装置里a容器的加热方式为__________；生成NaN3的化学方程式为__________；N2O可由NH4NO3在240~245℃分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃)，则应选择的气体发生装置是_____________(填序号)。

(4)步骤④中用乙醚洗涤的主要目的是______________。

(5)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数：

①将2.500g试样配成500.00mL溶液。

②取50.00mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00mL0.1010mol/L(NH4)2Ce(NO3)6溶液。

③充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入8mL浓硫酸，滴入3滴邻菲啰啉指示液，用0.0500mol/L(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为：2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑；Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，则试样中NaN3的质量分数为_______________。

【答案】碱石灰(或氢氧化钠固体) 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴 NaNH2+N2ONaN3+H2O ⅠⅢ NaN3不溶于乙醚，能减少NaN3的溶解损耗，且乙醚易挥发，有利于产品快速干燥 93.60%

【解析】

(1)NaN3是易溶于水，故制备过程不能有水的参与；

(2)氨气与熔化的钠反应生成NaNH2和氢气；

(3)步骤③的温度为210～220℃，选择油浴加热；NaNH2和N2O价态归中得到NaN3，根据硝酸铵的熔点为169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，则选择仪器应考虑硝酸铵熔化，防止流出试管底部；

(4) NaN3是易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚,且乙醚容易挥发分析；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的总的物质的量为：0.1010mol/L×50×10-3L=0.00505mol，部分与叠氮化钠反应，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，根据已知反应：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，参与反应的(NH4)2Ce(NO3)6与标准液的物质的量相等，为：0.0500mol/L×29.00×10-3L=0.00145mol，故与叠氮化钠反应的(NH4)2Ce(NO3)6的物质的量为n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根据反应有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，则2.500g试样中叠氮化钠的质量为0.0036mol×65g/mol×=2.34g，以此来解答。

(1)因NaN3易溶于水，因此在制备过程不能有水，故装置B盛有的试剂是碱石灰（或氢氧化钠固体）；

(2)氨气与熔化的钠反应生成NaNH2和氢气，反应为：2Na+2NH32NaNH2+H2；

(3)步骤③的温度为210～220℃，故选择的加热方式为油浴加热；NaNH2+N2ONaN3+H2O；硝酸铵的熔点为169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，为防止硝酸铵熔化流出试管底部，故选择的气体发生装置是I、III，不能选II；

(4)由题可知，NaN3不溶于乙醚，能减少NaN3的溶解损耗；且乙醚易挥发，有利于产品快速干燥，故步骤④中用乙醚洗涤的主要目的是除去乙醇、减少NaN3的溶解损耗，有利于产品快速干燥；

(5) (NH4)2Ce(NO3)6的总的物质的量为：0.1010mol/L×50×10-3L=0.00505mol，部分与叠氮化钠反应，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，根据已知反应：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，参与反应的(NH4)2Ce(NO3)6与标准液的物质的量相等，为：0.0500mol/L×29.00×10-3L=0.00145mol，故与叠氮化钠反应的(NH4)2Ce(NO3)6的物质的量为n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根据反应有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，则2.500g试样中叠氮化钠的质量为0.0036mol×65g/mol×=2.34g，则试样中NaN3的质量分数为×100%=93.60%。