Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，是汽車安全氣囊中的主要成分，能在發生碰撞的瞬間分解產生大量氣體將氣囊鼓起。工業級NaN3 的制備分兩步進行，反應方程式如下：

ⅰ.2Na+2NH32NaNH2+H2

ⅱ.NaNH2+N2ONaN3+H2O

實驗室利用如下裝 置模擬工業級NaN3的制備。

回答下列問題：

實驗Ⅰ：制備

（1）裝置C中盛放的藥品為____________________，裝置D中進行油浴而不用水浴的主要原因是_______________________。

（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃ 分解制得(硝酸銨的熔點為169.6℃)，則可選擇的氣體發生裝置是__________________(圖中加熱裝置已略去)，該反應的化學方程式為______________，在制備NaN3的實驗過程中，當觀察到_______________時開始通入N2O。

實驗Ⅱ：分離提純

反應完全結束后，取出裝置D中的混合物進行以下操作，得到NaN3固體。

已知：NaNH2能與水反應生成NaOH 和氨氣

（3）操作Ⅳ采用乙醚洗滌的原因是________________________。

實驗Ⅲ：定量測定

實驗室用滴定法測定疊氮化鈉樣品中NaN3的質量分數：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充分反應后，將溶液稍稀釋，向溶液中加入8 mL濃硫酸，滴入3滴鄰菲噦啉指示液，用0.0500 mol·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。測定過程的反應方程式為：2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。

（4）配制疊氮化鈉溶液時，除需用到燒杯、玻璃棒、量筒外，還用到的玻璃儀器有_____________。

（5）試樣中NaN3的質量分數為_______________。

Answer 1

【答案】 堿石灰 水的沸點為100℃，達不到210～220℃ ad NH4NO3N2O↑+2H2O↑ 裝置D中熔融鈉單質的銀白色光澤全部消失 NaN3不溶于乙醚，能減少其損失；可洗去NaN3固體表面的乙醇雜質；乙醚易揮發有利于產品快速干燥 500.00mL容量瓶、膠頭滴管 0.9360(93.60%)

【解析】（1）A中產生的氨氣混有水蒸氣，干燥氨氣選擇堿石灰，則在C中盛放的藥品是堿石灰；裝置D中發生反應之一：NaNH2+N2ONaN3+H2O，該反應需要溫度較高，而水浴溫度達不到反應所需的溫度210℃-220℃，所以進行油浴而不用水浴；
（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃分解制得(硝酸銨的熔點為169.6℃)，在制得N2O之前，NH4NO3就已經熔化，故試管不能向下傾斜，以防熔化后的NH4NO3流下，故不用c，NH4NO3分解會得到水，若用b裝置，水蒸氣冷凝后會掉在試管底部，試管會炸裂，故不用b，故氣體發生裝置選ad；該反應的化學方程式為NH4NO3N2O↑+2H2O↑；在制備NaN3的實驗過程中，當Na和NH3完全反應時，開始通入N2O發生NaNH2+N2ONaN3+H2O，制得NaN3，所以當觀察到裝置D中熔融鈉單質的銀白色光澤全部消失時開始通入N2O；

（3）D中混合物加水后，根據疊氮化鈉（NaN3）固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，NaN3溶解在水中，NaNH2與水反應生成NaOH和氨氣，可知操作Ⅱ加乙醇可降低NaN3的溶解度促使NaN3析出；乙醚洗滌疊氮化鈉可減少疊氮化鈉的損失；故操作Ⅳ采用乙醚洗滌的原因是NaN3不溶于乙醚，能減少其損失；可洗去NaN3固體表面的乙醇雜質；乙醚易揮發有利于產品快速干燥;

（4）配制500.00mL疊氮化鈉溶液時，除需用到燒杯、玻璃棒、量筒外，還用到的玻璃儀器500.00mL容量瓶和膠頭滴管；

（5）結合滴定過程，將2.500g試樣配成500.00mL溶液，取50.00mL溶液置于錐形瓶中，疊氮化鈉和六硝酸鈰銨反應，剩余的六硝酸鈰銨，加入濃硫酸，用0.0500molL-1（NH4）2Fe（SO4）2（硫酸亞鐵銨）標準滴定溶液滴定過量的Ce4+，結合化學方程式定量關系計算：

2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。

n[（NH4）2Ce（NO3）6]=0.1010molL-1×50.00×10-3L=5.050×10-3mol，
n[（NH4）2Fe（SO4）2]=0.0500molL-1×29.00×10-3L=1.450×10-3mol，
與NaN3反應的n[（NH4）2Ce（NO3）6]=5.050×10-3mol-1.450×10-3mol=3.600×10-3mol，故500.00mL溶液中（2.500g試樣中）n（NaN3）=0.036mol，ω=×100%=×100%= 93.60%。