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容器內充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____________；裝置C的主要作用是________________。

(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℃)，則不能選擇的氣體發生裝置是________(填序號)。

(4)圖中儀器a用的是鐵質而不用玻璃，其主要原因是_____________。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-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8mL濃硫酸，滴入3滴鄰菲啰啉指示液，用0.0500mol·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：

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） 分離出冷凝的溶有氨氣的水 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴 NaNH2+N2ONaN3+H2O Ⅱ 反應過程中可能生成的NaOH能腐蝕玻璃 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)根據NaN3易溶于水，制備過程不能有水的參與分析；

(2)氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2和氫氣；

(3)根據步驟③的溫度為210～220℃選擇加熱方式；NaNH2和N2O生成NaN3和水，據此書寫反應的方程式；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，據此選擇氣體發生裝置；

(4)a中有可能生成NaOH，根據氫氧化鈉的性質分析解答；根據“NaN3是易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚”分析；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6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，因此計算與疊氮化鈉反應的(NH4)2Ce(NO3)6，據此分析計算。

(1)NaN3易溶于水，故制備過程不能有水，D中制備的氨氣含有水蒸氣，用B裝置盛放堿石灰(或氫氧化鈉固體)干燥氨氣，用裝置C冷凝分離出水，故答案為：堿石灰(或氫氧化鈉固體)；分離出冷凝的溶有氨氣的水；

(2)步驟①中先加熱通氨氣，排盡裝置中的空氣，防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入與鈉反應；氨氣與熔化的鈉反應生成NaNH2和氫氣，反應的化學方程式為：2Na+2NH32NaNH2+H2，故答案為：2Na+2NH32NaNH2+H2；

(3)步驟③的溫度為210～220℃，故選擇油浴加熱；NaNH2和N2O生成NaN3的反應為：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，不能選擇Ⅱ作為氣體發生裝置，故答案為：油浴加熱；NaNH2+N2ONaN3+H2O；Ⅱ；

(4)a中有可能生成NaOH，會腐蝕玻璃，故儀器a用的是鐵質而不用玻璃；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，故用乙醚洗滌產品，故答案為：反應過程中可能生成的NaOH能腐蝕玻璃；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；

(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有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，試樣中NaN3的質量分數為×100%=93.60%，故答案為：93.60%。