Question

6．鋁氫化鈉（NaAlH₄）是有機合成的重要還原劑．某課題組經查閱資料后設計合成鋁氫化鈉的簡易流程如圖所示．

已知：①AlCl₃、NaH、NaAlH₄遇水都能迅速發(fā)生反應．
②常溫下，可用高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀、次氯酸鈣等與濃鹽酸反應制取氯氣．
（1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應，甚至可能發(fā)生爆炸，其原因是反應放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸．寫出鋁氫化鈉與水反應的化學方程式NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑．
（2）甲同學設計實驗制備無水氯化鋁的裝置如圖1所示．

①裝置E中干燥管的作用是吸收剩余的氯氣并避免空氣中的水蒸氣進入D中．
②點燃裝置D處酒精燈之前 需先排盡裝置內的空氣，其操作方法是先將裝置A中的分液漏斗打開，反應一段時間，使D中玻璃管充滿黃綠色氣體．
（3）乙同學分析甲同學設計的裝置后，認為只改變A、B、D中的試劑就可以用甲同學設計的裝置制備NaH．
①試管B中的試劑改為NaOH溶液．
②若操作不當，則制得的NaH產品中可能含有的雜質有Na₂O₂或Na．
（4）丙同學設計以下4種裝置如圖2測定鋁氫化鈉樣品的純度（假設雜質不參與反應）．從易操作性、準確性角度考慮，宜選裝置乙．鋁氫化鈉與水完全反應，冷卻至室溫的標志是連續(xù)兩次讀取的H₂體積相等．

Answer 1

分析 （1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應產生偏鋁酸鈉和氫氣，根據反應為放熱反應分析；
（2）氯化鋁的制備是金屬鋁和氯氣之間反應的產物，濃鹽酸和高錳酸鉀（氯酸鉀或重鉻酸鉀）之間無條件的反應產物是氯氣，金屬鋁易被氧氣氧化而變質，所以點燃D處酒精燈之前需排除裝置中的空氣，生成的氯化鋁易水解，氯氣污染空氣，堿石灰可吸水和氯氣；
（3）金屬鈉和氫氣之間化合可以得NaH，但是氫氣中的氯化氫用氫氧化鈉溶液除去，金屬鈉和氧氣加熱下會產生過氧化鈉雜質；
（4）由反應原理得，測定鋁氫化鈉樣品的純度即通過測定鋁氫化鈉與水反應生成的氫氣的量計算鋁氫化鈉的量，從而計算其純度．

解答 解：（1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應產生偏鋁酸鈉和氫氣，反應放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸；反應為：NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑；
故答案為：反應放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸；NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑；
（2）①生成的氯化鋁易水解，氯氣污染空氣，裝置E中的堿石灰可吸水和氯氣；
故答案為：吸收剩余的氯氣并避免空氣中的水蒸氣進入D中；
②因為金屬鋁易被氧氣氧化而變質，所以點燃D處酒精燈之前需排除裝置中的空氣，即打開分液漏斗的活塞使A中發(fā)生反應，待D中充滿黃綠色的氣體時點燃酒精燈；
故答案為：先將裝置A中的分液漏斗打開，反應一段時間，使D中玻璃管充滿黃綠色氣體；
（3）①制取NaH則用金屬鈉和氫氣化合可以得到，所以A裝置為氫氣的發(fā)生裝置，B為除去氫氣中的HCl氣體，所以用氫氧化鈉溶液，而原來是除去氯氣中的HCl用的是飽和食鹽水；
故答案為：NaOH溶液；
②又由于裝置中會有空氣殘留，所以金屬鈉和氧氣加熱下會產生過氧化鈉雜質，再加上有鈉剩余，則如果操作不當，制得的NaH中可能含有Na、Na₂O₂；
故答案為：Na₂O₂或Na；
（4）由反應原理得，測定鋁氫化鈉樣品的純度即通過測定鋁氫化鈉與水反應生成的氫氣的量計算鋁氫化鈉的量，從而計算其純度，所以從簡約性、準確性考慮，最甲沒有使用恒壓漏斗，測出的氫氣有誤差；C、D采用排水法收集氫氣，由于導管中會有殘留，導致測出的氫氣有誤差，適宜的方案是乙；通過連續(xù)兩次讀數的氫氣體積相等，說明鋁氫化鈉與水完全反應，冷卻至室溫；
故答案為：乙；連續(xù)兩次讀取的H₂體積相等．

點評 本題考查知識點較多，涉及方程式的書寫、裝置圖的選擇、物質的制備和除雜等元素化合物的性質，屬于拼合型題目，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．