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、汽車安全氣囊的藥劑等。氨基鈉(NaNH2)的熔點為210℃，沸點為400℃，在水溶液中易水解。實驗室制取疊氮化鈉的實驗步驟及實驗裝置如下：

①打開止水夾K1，關閉止水夾K2，加熱裝置D一段時間；

②加熱裝置A中的金屬鈉，使其熔化并充分反應后，再停止加熱裝置D并關閉K1；

③向裝置A中b容器內加入加熱介質并加熱到210～220℃，打開止水夾K2，通入N2O；

④冷卻，向產物中加入乙醇，減壓濃縮結晶后，再過濾，并用乙醚洗滌，晾干。

回答下列問題：

(1)裝置B中盛放的藥品為____________。

(2)氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2的化學方程式為__________。

(3)步驟③中，為了使反應受熱均勻，A裝置里a容器的加熱方式為__________；生成NaN3的化學方程式為__________；N2O可由NH4NO3在240~245℃分解制得(硝酸銨的熔點為169.6℃)，則應選擇的氣體發生裝置是_____________(填序號)。

(4)步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是______________。

(5)實驗室用滴定法測定疊氮化鈉樣品中NaN3的質量分數：

①將2.500g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(NH4)2Ce(NO3)6溶液。

③充分反應后，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(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+，則試樣中NaN3的質量分數為_______________。

Answer 1

【答案】堿石灰(或氫氧化鈉固體) 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴 NaNH2+N2ONaN3+H2O ⅠⅢ NaN3不溶于乙醚，能減少NaN3的溶解損耗，且乙醚易揮發，有利于產品快速干燥 93.60%

【解析】

(1)NaN3是易溶于水，故制備過程不能有水的參與；

(2)氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2和氫氣；

(3)步驟③的溫度為210～220℃，選擇油浴加熱；NaNH2和N2O價態歸中得到NaN3，根據硝酸銨的熔點為169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，則選擇儀器應考慮硝酸銨熔化，防止流出試管底部；

(4) NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚,且乙醚容易揮發分析；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的總的物質的量為：0.1010mol/L×50×10-3L=0.00505mol，部分與疊氮化鈉反應，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定，根據已知反應：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，參與反應的(NH4)2Ce(NO3)6與標準液的物質的量相等，為：0.0500mol/L×29.00×10-3L=0.00145mol，故與疊氮化鈉反應的(NH4)2Ce(NO3)6的物質的量為n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根據反應有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，則2.500g試樣中疊氮化鈉的質量為0.0036mol×65g/mol×=2.34g，以此來解答。

(1)因NaN3易溶于水，因此在制備過程不能有水，故裝置B盛有的試劑是堿石灰（或氫氧化鈉固體）；

(2)氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2和氫氣，反應為：2Na+2NH32NaNH2+H2；

(3)步驟③的溫度為210～220℃，故選擇的加熱方式為油浴加熱；NaNH2+N2ONaN3+H2O；硝酸銨的熔點為169.6℃，而NH4NO3在240～245℃分解，為防止硝酸銨熔化流出試管底部，故選擇的氣體發生裝置是I、III，不能選II；

(4)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，有利于產品快速干燥，故步驟④中用乙醚洗滌的主要目的是除去乙醇、減少NaN3的溶解損耗，有利于產品快速干燥；

(5) (NH4)2Ce(NO3)6的總的物質的量為：0.1010mol/L×50×10-3L=0.00505mol，部分與疊氮化鈉反應，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定，根據已知反應：Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+，參與反應的(NH4)2Ce(NO3)6與標準液的物質的量相等，為：0.0500mol/L×29.00×10-3L=0.00145mol，故與疊氮化鈉反應的(NH4)2Ce(NO3)6的物質的量為n[(NH4)2Ce(NO3)6]=0.00505mol-0.00145mol=0.0036mol，根據反應有：NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，則2.500g試樣中疊氮化鈉的質量為0.0036mol×65g/mol×=2.34g，則試樣中NaN3的質量分數為×100%=93.60%。