Question

【題目】疊氮化鈉（NaN3）是一種應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品，可用于合成抗生素頭孢菌素藥物的中間體，汽車安全氣囊等。

Ⅰ．實(shí)驗(yàn)室制備NaN3

（1）實(shí)驗(yàn)原理：

①把氨氣通入熔融金屬鈉反應(yīng)制得氨基鈉（NaNH2），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

②將生成的NaNH2與N2O在210℃-220℃下反應(yīng)可生成NaN3、NaOH和氣體X，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaNH2+N2O═NaN3+NaOH+X，實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)X氣體使用的試紙是濕潤(rùn)的______。

（2）實(shí)驗(yàn)裝置（圖1）、步驟如下，回答下列問(wèn)題：

已知：i）NaN3是一種易溶于水的白色晶體，微溶于乙醇，不溶于乙醚；

ii）NaNH2的熔點(diǎn)為210℃，沸點(diǎn)為400℃，在水溶液中易水解。

①組裝儀器檢查裝置氣密性后，裝入藥品。裝置B中盛放的藥品是_______________。

②實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)先點(diǎn)燃___（填“A”或“C”）處的酒精燈，理由是_______________________。

③讓氨氣和熔化的鈉充分反應(yīng)后，停止加熱A并關(guān)閉止水夾k。向裝置C中b容器內(nèi)充入加熱介質(zhì)植物油并加熱到210℃-220℃，然后按圖通入N2O；

④裝置C反應(yīng)完全結(jié)束后，冷卻，取出a中的混合物進(jìn)行以下操作，得到NaN3固體：

操作II的目的是____________；

操作IV中選用的洗滌試劑最好的是_____。

A．水 B．乙醇 C．乙醇水溶液 D．乙醚

（3）圖中儀器a用不銹鋼材質(zhì)的而不用玻璃的，其主要原因是____________________。

II．產(chǎn)品NaN3純度測(cè)定

精確稱量0.150 g NaN3樣品，設(shè)計(jì)如圖2所示裝置，連接好裝置后使錐形瓶?jī)A斜，使小試管中的NaN3樣品與M溶液接觸，測(cè)量產(chǎn)生的氣體體積從而測(cè)定其純度。

已知2 NaN3→ 3N2(NaN3中的N全部轉(zhuǎn)化為N2，其他產(chǎn)物略），反應(yīng)中放出大量的熱。

（4）使用冷水冷凝的目的是______。對(duì)量氣管讀數(shù)時(shí)，反應(yīng)前后都需要進(jìn)行的操作是______。

（5）常溫下測(cè)得量氣管讀數(shù)為60.0 mL(N2的密度為1.40 g/L)計(jì)算NaN3樣品的純度為______。（保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

【答案】2NH3+2Na 2NaNH2+H2↑ 紅色石蕊試紙 堿石灰 A 先產(chǎn)生NH3，排除裝置內(nèi)空氣，防止產(chǎn)品不純 降低NaN3的溶解量或溶解度或促使NaN3析出 D 反應(yīng)過(guò)程生成的NaOH能腐蝕玻璃 冷卻生成的氣體 調(diào)節(jié)量氣管使兩側(cè)的液面保持水平 86.7%

【解析】

Ⅰ．(1)①氨氣通入熔融金屬鈉反應(yīng)制得氨基鈉(NaNH2)和氫氣，結(jié)合原子守恒即可得發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；②根據(jù)質(zhì)量守恒定律和氨水呈堿性回答；(2)①氨氣選擇堿石灰干燥；②先點(diǎn)燃A產(chǎn)生氨氣將裝置內(nèi)空氣驅(qū)趕除去，防止產(chǎn)品不純；④根據(jù)疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，可知乙醇可降低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；(3)玻璃中的SiO2能于NaOH溶液反應(yīng)生成硅酸鈉；(3)反應(yīng)過(guò)程生成的NaOH能腐蝕玻璃，則儀器a應(yīng)用不銹鋼材質(zhì)的而不用玻璃的；II．(4)反應(yīng)可能產(chǎn)生水蒸氣，使用冷水冷凝可除去生成的氣體中的水蒸氣；量氣管讀數(shù)前，需要平衡壓強(qiáng)；(5)先根據(jù)體積和密謀計(jì)算氮?dú)獾捏w積，再利用關(guān)系式2NaN3→3N2計(jì)算NaN3樣品的純度。

Ⅰ．(1)①氨氣通入熔融金屬鈉反應(yīng)制得氨基鈉(NaNH2)和氫氣，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3+2Na 2NaNH2+H2↑；②根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，可確定氣體X為氨氣，氨水呈堿性，檢驗(yàn)時(shí)用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙，現(xiàn)象是變藍(lán)色；(2)①A中產(chǎn)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；②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中先點(diǎn)燃A產(chǎn)生氨氣將裝置內(nèi)空氣驅(qū)趕除去，防止產(chǎn)品不純；④C中混合物加水后，根據(jù)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(yīng)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中選用的洗滌試劑最好的是D；II．(4)反應(yīng)可能產(chǎn)生水蒸氣，使用冷水冷凝的目的是除去生成的氣體中的水蒸氣；量氣管讀數(shù)前，需要調(diào)節(jié)量氣管使兩側(cè)的液面保持水平，確保氣體壓強(qiáng)與外界大氣壓強(qiáng)相等。(5)生成氮?dú)獾馁|(zhì)量為=0.084g，

設(shè)NaN3樣品的純度X

2NaN3 2Na+3N2↑

13084

x0.150g0.084g

解得：x=86.7%。