Question

【題目】疊氮化鈉（NaN3）是一種應用廣泛的化工產(chǎn)品，可用于合成抗生素頭孢菌素藥物的中間體，汽車安全氣囊等。回答下列問題：

Ⅰ.實驗室制備NaN3

水合肼(N2H4·H2O) 與亞硝酸甲酯(CH3ONO)在氫氧化鈉存在下制備NaN3，其反應裝置如圖所示：

已知：2CH3OH+2NaNO2+H2SO4→2CH3ONO+ Na2SO4+2H2O； NaN3無色無味，微溶于醇、溶于水

（1）N2H4的電子式為_______________；NaN3晶體中陰離子與陽離子個數(shù)比為______________。

（2）裝置中多孔球泡的作用是___________________。

（3）錐形瓶中水合肼與亞硝酸甲酯在30℃時可以反應生成疊氮酸鈉、甲醇等物質(zhì)，寫出該反應的化學方程式_______________________________。

Ⅱ.回收甲醇

將制備反應后所得混合溶液加入燒瓶中，按照下圖所示裝置進行減壓蒸餾。

已知：

物質(zhì)	CH3OH	N2H4	NaN3
沸點/℃	64.7	113.5	300

NaN3在40℃時分解

（4）實驗時冷凝管中冷卻水要“b進a出”原因是______________________。

（5）甲醇回收時需用減壓蒸餾的原因是________________________。

（6）下列有關毛細管的作用說法正確的是_______________。

A.平衡圓底燒瓶內(nèi)外壓 B.作為氣化中心，使蒸餾平穩(wěn)

C.避免液體過熱而暴沸 D.冷凝回流作用

Ⅲ.產(chǎn)品提取及純度測定

將蒸餾后所得母液降溫結(jié)晶，過濾得NaN3濕品；再用去離子水重結(jié)晶得NaN3產(chǎn)品并用碘量法測定產(chǎn)品純度。取產(chǎn)品6.50g加入足量去離子水中溶解，并加入適量稀硫酸酸化；向混合液中加入20.00mL 1.00mol·L-lKMnO4溶液，溶液呈紫紅色；再加入足量KI溶液消耗過量的KMnO4溶液；其后用0.100mol·L-lNa2S2O3標準溶液滴定所產(chǎn)生的I2，消耗Na2S2O3溶液30.00mL。

（7）實驗所得產(chǎn)品的純度為______________________。

已知：①產(chǎn)品中雜質(zhì)不參與反應；

②測定過程中發(fā)生的反應：

10NaN3+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O+15N2↑；

10KI+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+6K2SO4+8H2O+5I2；

I2+2Na2S2O3==2NaI +Na2S4O6。

Answer 1

【答案】 1∶1 使CH3ONO氣體與溶液充分接觸（其他合理答案均可，如增大CH3ONO蒸汽與反應液接觸面積，加快反應速率或使反應物能夠充分反應等） N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O 冷凝水從下口進上口出，使冷水與甲醇蒸氣的接觸面積大，上下對流，接觸時間長，提高冷凝效果。 甲醇的沸點為64.7℃，而NaN3在40℃時分解，因此蒸餾甲醇時需要降低甲醇的沸點，采用減壓蒸餾 BC 97.00%

【解析】Ⅰ.（1）氮原子與氫原子之間形成單鍵，氮原子之間形成單鍵，因此N2H4的電子式為；NaN3晶體中陽離子為Na+、陰離子為N3-，陰離子與陽離子個數(shù)比為1:1，正確答案：；1:1。

（2）裝置中多孔球泡的作用是使CH3ONO氣體與溶液充分接觸，正確答案：使CH3ONO氣體與溶液充分接觸（其他合理答案均可，如增大CH3ONO蒸汽與反應液接觸面積，加快反應速率或使反應物能夠充分反應等）。

（3）錐形瓶中水合肼與亞硝酸甲酯在30℃時可以反應生成疊氮酸鈉、甲醇等物質(zhì)，反應的化學方程式N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O ；正確答案：N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O。

Ⅱ. （4）實驗時冷凝管中冷卻水要“b進a出”原因是冷凝水從下口進上口出，使冷水與甲醇蒸氣的接觸面積大，上下對流，接觸時間長，提高冷凝效果，正確答案： 冷凝水從下口進上口出，使冷水與甲醇蒸氣的接觸面積大，上下對流，接觸時間長，提高冷凝效果。

（5）根據(jù)題給信息可知， 甲醇的沸點為64.7℃，而NaN3在40℃時分解，因此蒸餾甲醇時需要降低甲醇的沸點，采用減壓蒸餾 ；正確答案：甲醇的沸點為64.7℃，而NaN3在40℃時分解，因此蒸餾甲醇時需要降低甲醇的沸點，采用減壓蒸餾。

（6）該裝置用到了毛細管，它的主要作用為作為氣化中心，使蒸餾平穩(wěn)，避免液體過熱而暴沸，不能起到冷凝回流、平衡圓底燒瓶內(nèi)外壓的作用，BC正確；正確答案 BC。

Ⅲ.根據(jù)測定過程中發(fā)生的反應可知

10NaN3+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O+15N2↑；

10KI+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+6K2SO4+8H2O+5I2；

I2+2Na2S2O3==2NaI +Na2S4O6。

設反應剩余的KMnO4的量為xmol，物質(zhì)之間的關系為2Na2S2O3~I2~2/5 KMnO4, 2/0.4=0.1×0.03/x，x=6×10-4mol，則參與氧化NaN3的KMnO4的量為0.02×1-6×10-4 mol，設參加反應NaN3有ymol，根據(jù)反應關系可知：10NaN3~2KMnO4，10/2=y/(0.02×1-6×10-4),解之得y=0.097mol，實驗所得產(chǎn)品的純度為0.097×65/6.5×100%=97.00%,正確答案：97.00%。