Question

【题目】叠氮化钠(NaN3)常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下：

①打开装置D导管上的旋塞，加热制取氨气。

②再加热装置A中的金属钠，使其熔化并充分反应后，再停止加热装置D并关闭旋塞。

③向装置A中b容器内充入加热介质并加热到210～220℃，然后通入N2O。

④冷却，向产物中加入乙醇(降低NaN3的溶解度)，减压浓缩结晶后，再过滤，并用乙醚洗涤，晾干。

已知：I．NaN3是易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚；

II．NaNH2熔点210℃，沸点400℃，在水溶液中易水解。

请回答下列问题：

(1)装置B中盛放的药品为_____________；装置C的主要作用是______________________。

(2)步骤①中先加热通氨气的目的是_____________________________________；步骤②氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为_______________________________。步骤③中最适宜的加热方式为 ___________(填“水浴加热”，“油浴加热”)。

(3)N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃)，则可选择的气体发生装置是(填序号)___________。

(4)生成NaN3的化学方程式为 _____________________________________。

(5)图中仪器a用的是铁质而不用玻璃，其主要原因是__________________。

(6)步骤④中用乙醚洗涤的主要目的是_______________________________。

(7)实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数：①将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。③充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入8 mL浓硫酸，滴入3滴邻菲啰啉指示液，用0.0500mol·L-1(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+；试样中NaN3的质量分数为_______________。

Answer 1

【答案】碱石灰(或氢氧化钠固体) 冷凝分离出水 排尽装置中的空气 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加热 I、 IV NaNH2+N2ONaN3+H2O 反应过程中可能生成的NaOH能腐蚀玻璃 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%(0.9360)

【解析】

由反应步骤可知制取叠氮化钠的原理为，先通入氨气与钠先反应生成NaNH2和氢气，反应生成的NaNH2再与通入的N2O反应生成NaN3和H2O。

（1）制备的氨气中含有大量的水，用C装置冷凝分离出水，B中盛放碱石灰干燥氨气，故答案为：碱石灰；冷凝分离出水；

（2）步骤①中用氨气排尽装置中的空气，防止加热时空气中的氧气等能与钠反应；步骤②中氨气与钠反应生成NaNH2和氢气，反应方程式为：2Na+2NH32NaNH2+H2；水的沸点为100℃，不能达到反应控制的温度210一220℃，故用油浴加热，故答案为：排尽装置中的空气；2Na+2NH32NaNH2+H2；油浴加热；

（3）硝酸铵的熔点为169.6℃，因NH4NO3在240-245℃分解时已经熔化，分解反应中还生成水，故选I、 IV，故答案为：I、 IV；

（4）氨气与钠反应生成的NaNH2与通入的N2O反应生成NaN3和H2O，反应的化学方程式为NaNH2+N2ONaN3+H2O，故答案为：NaNH2+N2ONaN3+H2O；

（5）反应过程中有水生成，会反应生成NaOH腐蚀玻璃，故答案为：反应过程可能生成的NaOH能腐蚀玻璃；

（6）NaN3不溶于乙醚，可以减少晶体的损失，有利于产品快速干燥，故答案为：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；

（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，参与第二步反应的量 n[(NH4)2Fe(SO4)2]= 0.0500mol·L－1×29.00×10－3L=1.450×10－3mol，与NaN3反应的n[(NH4)2Ce(NO3)6]= 5.050×10－3mol－1.450×10－3mol=3.600×10－3mol，试样中NaN3的质量分数为(3.600×10－3mol×10×65g/mol)/

2.500 g×100%=93.60%，故答案为：93.60%。