Question

叠氮化钠(NaN₃)是易溶于水的白色晶体，微溶于乙醇，不溶于乙醚，常用作汽车安全气囊中的药剂。实验室制取叠氮化钠的原理、实验装置及实验步骤如下：

①关闭止水夹K₂，打开止水夹K₁，开始制取氨气。

②加热装置A中的金属钠，使其熔化并充分反应后，停止通入氨气并关闭止水夹K₁。

③向装置A中的b容器内充入加热介质，并加热到210～220℃，然后打开止水夹K₂，制取并通入N₂O。

请回答下列问题：

（1）制取氨气可选择的装置是__（填序号，下同），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__。

（2）步骤①中先通氨气的目的是__，步骤②氨气与熔化的钠反应生成NaNH₂的化学方程式为__，步骤③中最适宜的加热方式为___。

（3）生成NaN₃的化学方程式为___。

（4）反应完全结束后，进行以下操作，得到NaN₃固体：

a中混合物NaN₃固体

已知NaNH₂能与水反应生成NaOH和氨气。操作Ⅱ的目的是___，操作Ⅳ最好选用的试剂是___。

（5）实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN₃的质量分数：①将2.500g试样配成500.00mL溶液。②取50.00mL溶液置于锥形瓶中，加入50.00mL0.1010mol·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8mL浓硫酸，滴入3滴邻菲啰啉指示剂，用0.0500mol·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⁺，试样中NaN₃的质量分数为___。

Answer

BCD A 排尽装置中的空气 2Na+2NH32NaNH2+H2 油浴加热 NaNH2+N2ONaN3+H2O 降低NaN3的溶解度 乙醚 93.60%

【解析】

(1)实验室可以选用氯化铵与消石灰共热或用浓氨水与新制生石灰（或氢氧化钠固体）或用浓氨水共热制备氨气，由于硝酸铵的熔点低于分解温度，所以用硝酸铵制备一氧化二氮时应防止硝酸铵熔化流出试管；

(2)金属钠具有很强的还原性，能与空气中的氧气反应，步骤①中应先通氨气的目的是用氨气排尽装置中的空气；步骤②的反应为氨气与熔化的钠反应生成氨基钠和氢气；步骤③为210～220℃条件下，氨基钠与一氧化二氮反应生成叠氮化钠和水；

(3)由题意可知，210～220℃条件下，氨基钠与一氧化二氮反应生成叠氮化钠和水；

(4)叠氮化钠固体微溶于乙醇，不溶于乙醚，操作Ⅱ加入乙醇可降低NaN3的溶解度，促使NaN3析出，操作Ⅳ选用乙醚，减少晶体的损失，有利于产品快速干燥；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的总的物质的量为0.1010mol/L×50×10－3L＝0.00505 mol，部分与叠氮化钠反应，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，由此计算可得。

(1)实验室可以选用装置C用氯化铵与消石灰共热制备氨气，也可以选用装置D用浓氨水与新制生石灰（或氢氧化钠固体）反应快速制备氨气，还可以选用装置B用浓氨水共热制备氨气，则装置BCD均可以用于制备氨气；由于硝酸铵的熔点低于分解温度，所以用硝酸铵制备一氧化二氮时，为防止硝酸铵熔化流出试管，试管口应向上，则制备一氧化二氮的装置为A，故答案为：BCD；A；

(2)金属钠具有很强的还原性，能与空气中的氧气反应，则步骤①中先通氨气的目的是用氨气排尽装置中的空气，防止加热时空气中的氧气等能与钠反应；步骤②的反应为氨气与熔化的钠反应生成氨基钠和氢气，反应的化学方程式为2Na+2NH32NaNH2+H2；步骤③为210～220℃条件下，氨基钠与一氧化二氮反应生成叠氮化钠和水，则最适宜的加热方式为油浴加热，故答案为：排尽装置中的空气；2Na+2NH32NaNH2+H2；油浴加热；

(3)由题意可知，210～220℃条件下，氨基钠与一氧化二氮反应生成叠氮化钠和水，反应的化学方程式为NaNH2+N2ONaN3+H2O，故答案为：NaNH2+N2ONaN3+H2O；

(4)由叠氮化钠固体易溶于水，微溶于乙醇，不溶于乙醚可知，操作Ⅱ加入乙醇的目的是可降低NaN3的溶解度，促使NaN3析出，操作Ⅳ最好选用乙醚，目的是减少晶体的溶解损失，且乙醚易挥发，有利于产品快速干燥，故答案为：降低NaN3的溶解度；乙醚；

(5)(NH4)2Ce(NO3)6的总的物质的量为0.1010mol/L×50×10－3L＝0.00505 mol，部分与叠氮化钠反应，剩余的(NH4)2Ce(NO3)6用(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，根据反应：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋，参与反应的(NH4)2Ce(NO3)6与标准液的物质的量相等，则参与反应的(NH4)2Ce(NO3)6物质的量为0.050 0 mol/L×29.00×10－3L＝0.001 45 mol，故与叠氮化钠反应的(NH4)2Ce(NO3)6有0.005 05 mol－0.001 45 mol＝0.003 6 mol，根据反应方程式可得NaN3～(NH4)2Ce(NO3)6，则2.500 g试样中叠氮化钠的质量为0.003 6 mol×65 g/mol×＝2.34g，试样中NaN3的质量分数为×100%＝93.60%，故答案为：93.60%。