Question

【题目】叠氮化钠(NaN3)是制备医药、炸药的一种重要原料，采用“亚硝酸甲酯－水合肼法”制备叠氮化钠的生产流程如下：

回答下列问题：

(1)亚硝酸甲酯合成釜中生成的亚硝酸甲酯(CH3ONO)易转化为气态进入叠氮环合塔，写出生成CH3ONO的化学反应方程式：_________________________________________________。

(2)叠氮环合塔中生成叠氮化钠的过程中生成一可循环使用的有机物，其官能团电子式为___________，该合成过程的化学方程式为______________________________________。

(3)已知氨基、氨气因有孤对电子而呈现一定碱性，所以水合肼(N2H4·H2O)的性质类似一水合氨，将硫酸与水合肼反应可以生成酸式盐，该盐的化学式为___________；叠氮环合塔中滴加的烧碱溶液要适当过量，目的主要是_________________________________。

A.促进NaN3水解 B抑制NaN3水解 C.作催化剂且对NaN3水解无影响

(4)生产中有HN3生成，请设计实验证明HN3为弱酸：________________________________。

(5)化工生产中，多余的NaN3常使用次氯酸钠溶液处理，在酸性条件下，二者反应可生成无毒的气体。若处理13 g NaN3，理论上需加入0.5 mol·L－1的NaClO溶液___________mL。

Answer 1

【答案】2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O （N2H6）（HSO4）2 B 使用pH试纸测定NaN3溶液的酸碱性，若该溶液显碱性，说明HN3为弱酸（也可采用其他方法，如测定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，说明HN3为弱酸） 200

【解析】

NaNO2与甲醇、浓硫酸反应得到CH3ONO，加入NaOH、水合肼溶液反应：CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O，得到NaN3，加热、浓缩，加入浓硫酸，得到（N2H6）（HSO4）2，加入氢氧化钠，蒸馏将甲醇分离，结晶、抽滤、洗涤、干燥得到产品。

（1）亚硝酸甲酯合成釜中生成的亚硝酸甲酯(CH3ONO)易转化为气态进入叠氮环合塔，浓硫酸、甲醇和亚硝酸钠，浓硫酸可以酸化亚硝酸钠，并为酯化反应提供催化剂，得到甲醇的无机酸酯和水，方程式为2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O，故答案为：2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O；

（2）由于在亚硝酸甲酯合成釜里形成了酯，在叠氮环合塔中酯又水解，因此整个过程中甲醇是可以循环利用的，-OH电子式为，叠氮环合塔中加入了水合肼与烧碱，烧碱可以使第一步得到的亚硝酸甲酯水解，产生甲醇和亚硝酸钠，同时亚硝酸钠和肼里的氮元素发生归中反应得到产物叠氮化钠，方程式为N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O，

故答案为：；N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O；

（3）既然水合肼的性质类似一水合氨，在水中应该能电离产生N2H62＋和OH－，因此它的硫酸酸式盐的化学式为（N2H6）（HSO4）2；叠氮环合塔中适当滴加过量的烧碱有两个作用，一方面可以提高亚硝酸甲酯和水合肼的转化率，另一方面可以抑制叠氮化钠这个强碱弱酸盐的水解，故选B；

故答案为：（N2H6）（HSO4）2；B；

（4）若要证明HN3为弱酸，可以用pH试纸来检测NaN3溶液的pH，根据“有弱就水解”的规则，若溶液显碱性，则证明HN3为弱酸，其它合理的方法也可以，如测定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，说明HN3为弱酸，

故答案为：使用pH试纸测定NaN3溶液的酸碱性，若该溶液显碱性，说明HN3为弱酸（也可采用其他方法，如测定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，说明HN3为弱酸）；

（5）根据描述，NaN3应该被氧化为无毒的N2．同时ClO－被还原为Cl－，因此每个NaN3在反应中需要失去1个电子，每个ClO－在反应中可以得到2个电子，二者的物质的量之比为2：1；NaN3的物质的量n= =0.1mol，则需要ClO－的物质的量为0.10mol，因此需要次氯酸钠溶液体积V= =0.2L=200mL，

故答案为：200。