Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，是汽車安全氣囊中的主要成分，能在發生碰撞的瞬間分解產生大量氣體將氣囊鼓起。工業級NaN3的制備分兩步進行，反應的化學方程式如下：

i. 2Na +2NH32NaNH2+ H2 ii. NaNH2+ N2ONaN3+H2O

實驗室利用如下裝置模擬工業級NaN3的制備。

（1）裝置A用于制取NH3，右圖裝置I和Ⅱ為氣體發生裝置。若選用裝置I，則發生反應的化學方程式為_________________________________；若選用裝置Ⅱ，則試劑X是___________(填試劑名稱)，儀器a的名稱是___________。

（2）裝置B的作用是_______________________________________________________。

（3）加熱前需要先往裝置C中通一段時間NH3的目的是______________________________。

（4）當觀察到裝置C中熔融鈉單質的銀白色光澤全部消失時，停止通氨氣，開始通入N2O。裝置C中的Y為___________(填字母)。

A.冷水浴 B.熱水浴 C油浴

（5）該實驗裝置的缺陷是_________________________________(任寫一點)。

（6）反應完全結束后，取出裝置C中的混合物先后經加水、加乙醇、過濾、洗滌、干燥等操作得到NaN3固體，其中洗滌操作可用乙醚洗滌NaN3固體的原因___________。

（7）實驗室用滴定法測定疊氮化鈉產品中NaN3的質量分數：

操作方法：取2.500g產品配制成500.0mL溶液。取25.00mL溶液置于錐形瓶中，加入25.00mL0.1010mol·L－1(NH4)Ce(NO3)6溶液。充分反應后，稍稀釋，加入4mL濃硫酸，滴入鄰菲羅啉指示液，用0.0500mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液滴定過量的Ce4+，消耗(NH4)2Fe(SO4)2標準溶液的體積為14.80mL。

測定過程發生反應的方程式為：

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

Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。

產品中NaN3的質量分數為___________%(保留1位小數)。

Answer 1

【答案】2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ 濃氨水 蒸餾燒瓶 干燥氨氣 排出裝置內的空氣，防止Na與空氣中的氧氣發生反應而影響產率 C 沒有尾氣處理裝置 NaN3不溶于乙醚 92.8%

【解析】

A裝置為制取氨氣裝置，Ⅰ裝置是氯化銨與氫氧化鈣加熱制取氨氣，Ⅱ裝置為濃氨水與生石灰制取氨氣；B裝置為干燥氨氣，因為疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，所以必須保證干燥環境；C裝置為制取疊氮化鈉(NaN3)的裝置。反應之前應該排出裝置內的空氣，防止Na與空氣中的氧氣發生反應而影響產率，同時應該有尾氣處理裝置；根據得失電子數相等列等式進行計算。

（1）裝置A用于制取NH3，若選用裝置Ⅰ，則發生反應的化學方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑，若選用裝置Ⅱ用濃氨水與生石灰制取氨氣；

正確答案：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑ 濃氨水 蒸餾燒瓶

（2）A中產生的氨氣中混有水蒸氣，為防止Na與水蒸氣反應，B中堿石灰的作用是干燥氨氣；

正確答案：干燥氨氣

（3）因為Na會與空氣中的氧氣反應，造成產品不純影響產率，所以加熱前需要先往裝置C中通一段時間NH3排出裝置內的空氣；

正確答案：排出裝置內的空氣，防止Na與空氣中的氧氣發生反應而影響產率。

（4）根據已知i. 2Na +2NH32NaNH2+ H2 ii. NaNH2+ N2ONaN3+H2O可知反應溫度210℃-220℃，所以只能選擇油浴加熱；

正確答案：C。

（5）該實驗裝置的缺陷是沒有尾氣處理裝置會造成環境污染；

正確答案：沒有尾氣處理裝置

（6）根據題干可知疊氮化鈉(NaN3)固體易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚，乙醚洗滌疊氮化鈉可減少疊氮化鈉的損失；

正確答案：NaN3不溶于乙醚。

（7）根據已知可知Ce4+～NaN3 和Ce4+～Fe2+，Ce4+得電子數等于NaN3與Fe2+失電子數列等式計算，設產品NaN3的質量分數為x，則

25.00×0.1010×10-3=×+0.0500×14.80×10-3計算得x=92.8%

正確答案：92.8%。