Question

叠氮化钠(NaN₃)是一种白色剧毒晶体，是汽车安全气囊的主要成分。NaN₃易溶于水，微溶于乙醇，水溶液呈弱碱性，能与酸发生反应产生具有爆炸性的有毒气体叠氮化氢。实验室可利用亚硝酸叔丁酯(t－BuNO₂，以t－Bu表示叔丁基)与N₂H₄、氢氧化钠溶液混合反应制备叠氮化钠。

(1)制备亚硝酸叔丁酯

取一定NaNO₂溶液与50%硫酸混合，发生反应H₂SO₄＋2NaNO₂===2HNO₂＋Na₂SO₄。可利用亚硝酸与叔丁醇(t－BuOH)在40 ℃左右制备亚硝酸叔丁酯，试写出该反应的化学方程式：________________。

(2)制备叠氮化钠(NaN₃)

按如图所示组装仪器(加热装置略)进行反应，反应方程式为：t－BuNO₂＋NaOH＋N₂H₄===NaN₃＋2H₂O＋t－BuOH。

①装置a的名称是________________；

②该反应需控制温度在65 ℃，采用的实验措施是____________________；

③反应后溶液在0 ℃下冷却至有大量晶体析出后过滤，所得晶体使用无水乙醇洗涤。试解释低温下过滤和使用无水乙醇洗涤晶体的原因是______________________________________________。

(3)产率计算

①称取2.0 g叠氮化钠试样，配成100 mL溶液，并量取10.00 mL溶液于锥形瓶中。

②用滴定管加入0.10 mol·L^－1六硝酸铈铵[(NH₄)₂Ce(NO₃)₆]溶液40.00 mL[发生的反应为2(NH₄)₂Ce(NO₃)₆＋2NaN₃===4NH₄NO₃＋2Ce(NO₃)₃＋2NaNO₃＋3N₂↑](假设杂质均不参与反应)。

③充分反应后将溶液稀释并酸化，滴入2滴邻菲罗啉指示液，并用0.10 mol·L^－1硫酸亚铁铵[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂]为标准液，滴定过量的Ce^4＋，终点时消耗标准溶液20.00 mL(滴定原理：Ce^4＋＋Fe^2＋===Ce^3＋＋Fe^3＋)。计算可知叠氮化钠的质量分数为__________(保留2位有效数字)。若其他操作及读数均正确，滴定到终点后，下列操作会导致所测定样品中叠氮化钠质量分数偏大的是______(填字母代号)。

A．锥形瓶使用叠氮化钠溶液润洗

B．滴加六硝酸铈铵溶液时，滴加前仰视读数，滴加后俯视读数

C．滴加硫酸亚铁铵标准溶液时，开始时尖嘴处无气泡，结束时出现气泡

D．滴定过程中，将挂在锥形瓶壁上的硫酸亚铁铵标准液滴用蒸馏水冲进瓶内

(4)叠氮化钠有毒，可以使用次氯酸钠溶液对含有叠氮化钠的溶液进行销毁，反应后溶液碱性明显增强，且产生无色无味的无毒气体，试写出反应的离子方程式：____________________________。

Answer

t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O 恒压滴液漏斗(滴液漏斗) 水浴加热 降低叠氮化钠的溶解度，防止产物损失 65% AC ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑

【解析】

(1)根据元素组成以及酯化反应特点，有水分子生成，无机酸与醇的酯化反应生成亚硝酸酯与水，反应的化学方程式为t－BuOH＋HNO2t－BuNO2＋H2O；

(2) ①根据仪器的构造可知，装置a的名称是恒压滴液漏斗(滴液漏斗)；

②加热温度低于100 ℃，所以用水浴加热；

③叠氮化钠易溶于水，微溶于乙醇，低温下溶解度降低，用乙醇洗涤溶质损失更少；

(3)Ce4＋总计为0.10 mol·L－1×0.04 L＝0.004 mol，分别与Fe2＋和N反应。其中与Fe2＋按1∶1反应消耗0.10 mol·L－1×0.02 L＝0.002 mol，则与N按1∶1反应也为0.002 mol，即10 mL所取溶液中有0.002 mol N。原2.0 g叠氮化钠试样，配成100 mL溶液中有0.02 mol即1.3 g NaN3，所以样品质量分数为65%；

误差A、使用叠氮化钠溶液润洗锥形瓶，使进入锥形瓶中溶质比所取溶液更多，滴定消耗的硫酸亚铁铵标准液体积减小，叠氮化钠溶液浓度偏大；

B、六硝酸铈铵溶液实际取量大于40.00 mL，滴定消耗的硫酸亚铁铵标准液体积增大，计算叠氮化钠溶液浓度偏小；

C、滴定前无气泡，终点时出现气泡，则读数体积为实际溶液体积减气泡体积，硫酸亚铁铵标准液读数体积减小，叠氮化钠溶液浓度偏大；

D、滴定过程中，将挂在锥形瓶壁上的硫酸亚铁铵标准液滴用蒸馏水冲进瓶内，无影响。

答案选AC；

（4）叠氮化钠有毒，可以使用次氯酸钠溶液对含有叠氮化钠的溶液进行销毁，反应后溶液碱性明显增强，且产生无色无味的无毒气体氮气，结合氧化还原反应配平，反应的离子方程式为：ClO－＋2N＋H2O=Cl－＋2OH－＋3N2↑。