Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是一種白色劇毒晶體，是汽車安全氣囊的主要成分。NaN3易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈弱堿性，能與酸發(fā)生反應產(chǎn)生具有爆炸性的有毒氣體疊氮化氫。實驗室可利用亞硝酸叔丁酯(t－BuNO2，以t－Bu表示叔丁基)與N2H4、氫氧化鈉溶液混合反應制備疊氮化鈉。

（1）按如圖所示組裝儀器(加熱裝置略)進行反應，反應方程式為：t－BuNO2＋NaOH＋N2H4=NaN3＋2H2O＋t－BuOH

①裝置a的側(cè)管的作用是________________；

②該反應需控制溫度在65 ℃，采用的實驗措施是_______________；

③反應后溶液在0 ℃下冷卻至有大量晶體析出后過濾，所得晶體使用無水乙醇洗滌。試解釋低溫下過濾和使用無水乙醇洗滌晶體的原因是_________。

（2）產(chǎn)率計算

①稱取2.0 g疊氮化鈉試樣，配成100 mL溶液，并量取10.00 mL溶液于錐形瓶中。

②用滴定管加入0.10 mol·L－1六硝酸鈰銨[(NH4)2Ce(NO3)6]溶液40.00 mL發(fā)生的反應為[2(NH4)2Ce(NO3)6＋2NaN3=4NH4NO3＋2Ce(NO3)3＋2NaNO3＋3N2↑](假設(shè)雜質(zhì)均不參與反應)。

（3）充分反應后將溶液稀釋并酸化，滴入2滴鄰菲羅啉指示液，并用0.10 mol·L－1硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]為標準液，滴定過量的Ce4＋，終點時消耗標準溶液20.00 mL(滴定原理：Ce4＋＋Fe2＋=Ce3＋＋Fe3＋)。計算可知疊氮化鈉的質(zhì)量分數(shù)為_______(保留2位有效數(shù)字)。

（4）疊氮化鈉有毒，可以使用次氯酸鈉溶液對含有疊氮化鈉的溶液進行銷毀，反應后溶液堿性明顯增強，且產(chǎn)生無色無味的無毒氣體，試寫出反應的離子方程式：____________________。

Answer 1

【答案】平衡壓強，使液體順利流下 水浴加熱 降低NaN3的溶解度，減少產(chǎn)物損失 65% ClO－＋2N3-＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

（1）①裝置a的側(cè)管的作用是：平衡壓強，使液體順利流下；

②加熱溫度低于100℃，所以用水浴加熱；

③已知“NaN3易溶于水，微溶于乙醇”；

（3）總計Ce4＋為0.10 mol·L-1×0.04 L=0.004 mol，分別與Fe2＋和N3－反應。其中與Fe2＋按1：1反應消耗0.10 mol·L-1×0.02 L=0.002 mol，則與N3－按1：1反應也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N3－；

（4）次氯酸鈉溶液與疊氮化鈉溶液反應堿性明顯增強，生成氫氧化鈉，且產(chǎn)生無色無味的無毒氣體，為氮氣，同時生成氯化鈉。

（1）①裝置a的側(cè)管的作用是：平衡壓強，使液體順利流下；

②加熱溫度低于100℃，所以用水浴加熱；

③低溫下過濾和使用無水乙醇洗滌晶體的原因是：疊氮化鈉易溶于水，微溶于乙醇，低溫下溶解度降低，降低NaN3的溶解度，減少產(chǎn)物損失；

（3）總計Ce4＋為0.10 mol·L-1×0.04 L=0.004 mol，分別與Fe2＋和N3－反應。其中與Fe2＋按1：1反應消耗0.10 mol·L-1×0.02 L=0.002 mol，則與N3－按1：1反應也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N3－，原2.0 g疊氮化鈉試樣，配成100 mL溶液中有0.02 mol即1.3 g NaN3，所以樣品質(zhì)量分數(shù)為65%；

（4）次氯酸鈉溶液與疊氮化鈉溶液反應堿性明顯增強，生成氫氧化鈉，且產(chǎn)生無色無味的無毒氣體，為氮氣，同時生成氯化鈉，根據(jù)得失電子守恒、電荷守恒和原子守恒，離子反應方程式為：ClO－+2N3－+H2O=Cl－+2OH－+3N2↑；。