Question

【题目】叠氮化钠（NaN3）是一种应用广泛的化工产品，可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体，汽车安全气囊等。回答下列问题：

Ⅰ.实验室制备NaN3

水合肼(N2H4·H2O) 与亚硝酸甲酯(CH3ONO)在氢氧化钠存在下制备NaN3，其反应装置如图所示：

已知：2CH3OH+2NaNO2+H2SO4→2CH3ONO+ Na2SO4+2H2O； NaN3无色无味，微溶于醇、溶于水

（1）N2H4的电子式为_______________；NaN3晶体中阴离子与阳离子个数比为______________。

（2）装置中多孔球泡的作用是___________________。

（3）锥形瓶中水合肼与亚硝酸甲酯在30℃时可以反应生成叠氮酸钠、甲醇等物质，写出该反应的化学方程式_______________________________。

Ⅱ.回收甲醇

将制备反应后所得混合溶液加入烧瓶中，按照下图所示装置进行减压蒸馏。

已知：

物质	CH3OH	N2H4	NaN3
沸点/℃	64.7	113.5	300

NaN3在40℃时分解

（4）实验时冷凝管中冷却水要“b进a出”原因是______________________。

（5）甲醇回收时需用减压蒸馏的原因是________________________。

（6）下列有关毛细管的作用说法正确的是_______________。

A.平衡圆底烧瓶内外压 B.作为气化中心，使蒸馏平稳

C.避免液体过热而暴沸 D.冷凝回流作用

Ⅲ.产品提取及纯度测定

将蒸馏后所得母液降温结晶，过滤得NaN3湿品；再用去离子水重结晶得NaN3产品并用碘量法测定产品纯度。取产品6.50g加入足量去离子水中溶解，并加入适量稀硫酸酸化；向混合液中加入20.00mL 1.00mol·L-lKMnO4溶液，溶液呈紫红色；再加入足量KI溶液消耗过量的KMnO4溶液；其后用0.100mol·L-lNa2S2O3标准溶液滴定所产生的I2，消耗Na2S2O3溶液30.00mL。

（7）实验所得产品的纯度为______________________。

已知：①产品中杂质不参与反应；

②测定过程中发生的反应：

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气体与溶液充分接触（其他合理答案均可，如增大CH3ONO蒸汽与反应液接触面积，加快反应速率或使反应物能够充分反应等） N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O 冷凝水从下口进上口出，使冷水与甲醇蒸气的接触面积大，上下对流，接触时间长，提高冷凝效果。 甲醇的沸点为64.7℃，而NaN3在40℃时分解，因此蒸馏甲醇时需要降低甲醇的沸点，采用减压蒸馏 BC 97.00%

【解析】Ⅰ.（1）氮原子与氢原子之间形成单键，氮原子之间形成单键，因此N2H4的电子式为；NaN3晶体中阳离子为Na+、阴离子为N3-，阴离子与阳离子个数比为1:1，正确答案：；1:1。

（2）装置中多孔球泡的作用是使CH3ONO气体与溶液充分接触，正确答案：使CH3ONO气体与溶液充分接触（其他合理答案均可，如增大CH3ONO蒸汽与反应液接触面积，加快反应速率或使反应物能够充分反应等）。

（3）锥形瓶中水合肼与亚硝酸甲酯在30℃时可以反应生成叠氮酸钠、甲醇等物质，反应的化学方程式N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O ；正确答案：N2H4·H2O+CH3ONO+NaOH==NaN3+CH3OH+3H2O。

Ⅱ. （4）实验时冷凝管中冷却水要“b进a出”原因是冷凝水从下口进上口出，使冷水与甲醇蒸气的接触面积大，上下对流，接触时间长，提高冷凝效果，正确答案： 冷凝水从下口进上口出，使冷水与甲醇蒸气的接触面积大，上下对流，接触时间长，提高冷凝效果。

（5）根据题给信息可知， 甲醇的沸点为64.7℃，而NaN3在40℃时分解，因此蒸馏甲醇时需要降低甲醇的沸点，采用减压蒸馏 ；正确答案：甲醇的沸点为64.7℃，而NaN3在40℃时分解，因此蒸馏甲醇时需要降低甲醇的沸点，采用减压蒸馏。

（6）该装置用到了毛细管，它的主要作用为作为气化中心，使蒸馏平稳，避免液体过热而暴沸，不能起到冷凝回流、平衡圆底烧瓶内外压的作用，BC正确；正确答案 BC。

Ⅲ.根据测定过程中发生的反应可知

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

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

I2+2Na2S2O3==2NaI +Na2S4O6。

设反应剩余的KMnO4的量为xmol，物质之间的关系为2Na2S2O3~I2~2/5 KMnO4, 2/0.4=0.1×0.03/x，x=6×10-4mol，则参与氧化NaN3的KMnO4的量为0.02×1-6×10-4 mol，设参加反应NaN3有ymol，根据反应关系可知：10NaN3~2KMnO4，10/2=y/(0.02×1-6×10-4),解之得y=0.097mol，实验所得产品的纯度为0.097×65/6.5×100%=97.00%,正确答案：97.00%。