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，能與酸發生反應產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)制備亞硝酸叔丁酯

取一定NaNO2溶液與50%硫酸混合，發生反應H2SO4＋2NaNO2===2HNO2＋Na2SO4。可利用亞硝酸與叔丁醇(t－BuOH)在40 ℃左右制備亞硝酸叔丁酯，試寫出該反應的化學方程式：________________。

(2)制備疊氮化鈉(NaN3)

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的名稱是________________；

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______________________________________________。

(3)產率計算

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[發生的反應為2(NH4)2Ce(NO3)6＋2NaN3===4NH4NO3＋2Ce(NO3)3＋2NaNO3＋3N2↑](假設雜質均不參與反應)。

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量分數為__________(保留2位有效數字)。若其他操作及讀數均正確，滴定到終點后，下列操作會導致所測定樣品中疊氮化鈉質量分數偏大的是______(填字母代號)。

A．錐形瓶使用疊氮化鈉溶液潤洗

B．滴加六硝酸鈰銨溶液時，滴加前仰視讀數，滴加后俯視讀數

C．滴加硫酸亞鐵銨標準溶液時，開始時尖嘴處無氣泡，結束時出現氣泡

D．滴定過程中，將掛在錐形瓶壁上的硫酸亞鐵銨標準液滴用蒸餾水沖進瓶內

(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】t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O 恒壓滴液漏斗(滴液漏斗) 水浴加熱 降低疊氮化鈉的溶解度，防止產物損失 65% AC ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

(1)根據元素組成以及酯化反應特點，有水分子生成，無機酸與醇的酯化反應生成亞硝酸酯與水，反應的化學方程式為t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O；

(2) ①根據儀器的構造可知，裝置a的名稱是恒壓滴液漏斗(滴液漏斗)；

②加熱溫度低于100 ℃，所以用水浴加熱；

③疊氮化鈉易溶于水，微溶于乙醇，低溫下溶解度降低，用乙醇洗滌溶質損失更少；

(3)Ce4＋總計為0.10 mol·L－1×0.04 L＝0.004 mol，分別與Fe2＋和N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N按1∶1反應也為0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N。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，所以樣品質量分數為65%；

誤差A、使用疊氮化鈉溶液潤洗錐形瓶，使進入錐形瓶中溶質比所取溶液更多，滴定消耗的硫酸亞鐵銨標準液體積減小，疊氮化鈉溶液濃度偏大；

B、六硝酸鈰銨溶液實際取量大于40.00 mL，滴定消耗的硫酸亞鐵銨標準液體積增大，計算疊氮化鈉溶液濃度偏小；

C、滴定前無氣泡，終點時出現氣泡，則讀數體積為實際溶液體積減氣泡體積，硫酸亞鐵銨標準液讀數體積減小，疊氮化鈉溶液濃度偏大；

D、滴定過程中，將掛在錐形瓶壁上的硫酸亞鐵銨標準液滴用蒸餾水沖進瓶內，無影響。

答案選AC；

（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，且產生無色無味的無毒氣體氮氣，結合氧化還原反應配平，反應的離子方程式為：ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑。