Question

叠氮化钠(NaN₃)固体易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，是汽车安全气囊中的主要成分，能在发生碰撞的瞬间分解产生大量气体将气囊鼓起。工业级NaN₃ 的制备分两步进行，反应方程式如下：

ⅰ.2Na+2NH₃2NaNH₂+H₂

ⅱ.NaNH₂+N₂ONaN₃+H₂O

实验室利用如下装 置模拟工业级NaN₃的制备。

回答下列问题：

实验Ⅰ：制备

（1）装置C中盛放的药品为____________________，装置D中进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(硝酸铵的熔点为169.6℃)，则可选择的气体发生装置是__________________(图中加热装置已略去)，该反应的化学方程式为______________，在制备NaN₃的实验过程中，当观察到_______________时开始通入N₂O。

实验Ⅱ：分离提纯

反应完全结束后，取出装置D中的混合物进行以下操作，得到NaN₃固体。

已知：NaNH₂能与水反应生成NaOH 和氨气

（3）操作Ⅳ采用乙醚洗涤的原因是________________________。

实验Ⅲ：定量测定

实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN₃的质量分数：①将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00 mL 0.1010 mol·L^-1(NH₄)₂Ce(NO₃)₆ 溶液。③充分反应后，将溶液稍稀释，向溶液中加入8 mL浓硫酸，滴入3滴邻菲哕啉指示液，用0.0500 mol·L^-1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂标准溶液滴定过量的Ce⁴⁺，消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为：2(NH₄)₂Ce(NO₃)₆+2NaN₃=4NH₄NO₃+2Ce(NO₃)₃+2NaNO₃+3N₂↑

Ce⁴⁺+Fe²⁺=Ce³⁺+Fe³⁺。

（4）配制叠氮化钠溶液时，除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外，还用到的玻璃仪器有_____________。

（5）试样中NaN₃的质量分数为_______________。

Answer

碱石灰 水的沸点为100℃，达不到210～220℃ ad NH4NO3  N2O↑+2H2O↑ 装置D中熔融钠单质的银白色光泽全部消失 NaN3不溶于乙醚，能减少其损失；可洗去NaN3 固体表面的乙醇杂质；乙醚易挥发有 利于产品快速干燥 500.00 mL 容量瓶、胶头滴管 0.9360(93.60%)

【解析】（1）A中产生的氨气混有水蒸气，干燥氨气选择碱石灰，则在C中盛放的药品是碱石灰；装置D中发生反应之一：NaNH2+N2ONaN3+H2O，该反应需要温度较高，而水浴温度达不到反应所需的温度210℃-220℃，所以进行油浴而不用水浴；
（2）N2O可由NH4NO3在240～245℃ 分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃)，在制得N2O之前，NH4NO3就已经熔化，故试管不能向下倾斜，以防熔化后的NH4NO3流下，故不用c，NH4NO3分解会得到水，若用b装置，水蒸气冷凝后会掉在试管底部，试管会炸裂，故不用b，故气体发生装置选ad；该反应的化学方程式为NH4NO3  N2O↑+2H2O↑；在制备NaN3的实验过程中，当Na和NH3完全反应时，开始通入N2O发生NaNH2+N2ONaN3+H2O，制得NaN3，所以当观察到装置D中熔融钠单质的银白色光泽全部消失时开始通入N2O；

（3）D中混合物加水后，根据叠氮化钠 （NaN3）固体易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，NaN3溶解在水中，NaNH2与水反应生成NaOH和氨气，可知操作Ⅱ加乙醇可降低NaN3的溶解度促使NaN3析出；乙醚洗涤叠氮化钠可减少叠氮化钠的损失；故操作Ⅳ采用乙醚洗涤的原因是NaN3不溶于乙醚，能减少其损失；可洗去NaN3固体表面的乙醇杂质；乙醚易挥发有 利于产品快速干燥;

（4）配制500.00 mL叠氮化钠溶液时，除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外，还用到的玻璃仪器500.00 mL 容量瓶和胶头滴管；

（5）结合滴定过程，将2.500 g试样配成500.00 mL溶液，取50.00 mL溶液置于锥形瓶中，叠氮化钠和六硝酸铈铵反应，剩余的六硝酸铈铵，加入浓硫酸，用0.0500mol•L-1（NH4）2Fe（SO4）2（硫酸亚铁铵）标准滴定溶液滴定过量的Ce4+，结合化学方程式定量关系计算：

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

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。

n[（NH4）2Ce（NO3）6]=0.1010mol•L-1×50.00×10-3L=5.050×10-3mol，
n[（NH4）2Fe（SO4）2]=0.0500mol•L-1×29.00×10-3L=1.450×10-3mol，
与NaN3反应的n[（NH4）2Ce（NO3）6]=5.050×10-3mol-1.450×10-3mol=3.600×10-3mol，故500.00 mL溶液中（2.500 g试样中）n（NaN3）=0.036mol，ω=×100%=×100%= 93.60%。