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使用次数:105
更新时间:2020-12-22
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1.

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(tBuNO2,以tBu表示叔丁基)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H2SO42NaNO2===2HNO2Na2SO4。可利用亚硝酸与叔丁醇(tBuOH)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:tBuNO2NaOHN2H4===NaN32H2OtBuOH

装置a的名称是________________

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

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

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。

用滴定管加入0.10 mol·L1六硝酸铈铵溶液40.00 mL(发生的反应为2(NH4)2Ce(NO3)62NaN3===4NH4NO32Ce(NO3)32NaNO33N2↑)(假设杂质均不参与反应)

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·L1硫酸亚铁铵为标准液,滴定过量的Ce4,终点时消耗标准溶液20.00 mL(滴定原理:Ce4Fe2===Ce3Fe3)。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:____________________________

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题型:实验,探究题
知识点:氧化还原反应方程式的配平
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【答案】

tBuOHHNO2tBuNO2H2O    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    ClO2NH2O=Cl2OH3N2   

【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tBuOHHNO2tBuNO2H2O

(2)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)

加热温度低于100 ,所以用水浴加热;

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·L1×0.04 L0.004 mol,分别与Fe2N反应。其中与Fe211反应消耗0.10 mol·L1×0.02 L0.002 mol,则与N11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 mol1.3 g NaN3,所以样品质量分数为65%

误差分析: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:ClO2NH2O=Cl2OH3N2

【点睛】

本题以物质的制备考查氧化还原反应及计算、混合物分离提纯等,注意误差分析的判断,为易错点,题目难度中等。

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 氧化还原反应的配平 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 氧化还原反应的配平的定义

配平简介:
化学反应方程式严格遵守质量守恒定律,书写化学反应方程式写出反应物和生成物后,往往左右两边各原子数目不相等,不满足质量守恒定律,这就需要通过配平来解决。

◎ 氧化还原反应的配平的知识扩展
配平原则:
(1)电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等
配平步骤:
(1)一标:标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等:通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定:确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平:用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查:检查质量与电荷、电子是否分别守恒
配平技巧:
(1)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法,即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平(一般从反应物很难配平时,可选用逆向配平法)
例:
通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降,确定CrCl3、Cl2的计量数为2和3,然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法:设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1,其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例:P4O+Cl2→POCl3+P2Cl6
可令P4O前的系数为1,Cl2的系数为x,则
1P4O+xCl2→POCl3+3/2P2Cl6 ,再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法:先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价,然后计算出各元素化合价的升降值,并使元素化合价升降总数相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例:Fe3C+HNO3=Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O
复杂化合物Fe3C按照常规方法分析,无法确定其Fe和C的具体化合价,此时可令组成物质的各元素化合价为零价,根据化合价升降法配平。

再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法:当某元素的原子在某化合物中有数个时,可将它作为一个整体对待,根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。
例:S+Ca(OH)2→CaSx+Ca2S2O3+H2O
生成物CaSx、Ca2S2O3中的Sx、S2作为一个整体标价为-2、+4价,则化合价升降关系为:
Sx  0→-2  降2×2
S2  0→+4  升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法:一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数,再通过比较反应物与生成物,确定缺项(一般为H2O、H+或OH-),最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平:有机物中元素的化合价一般来讲,氢元素显+1价,氧元素显-2价,然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。


◎ 氧化还原反应的配平的知识导图

 

◎ 氧化还原反应的配平的特性
配平原则:
(1)电子守恒原则:反应中还原剂失去电子的总数与氧化剂得到电子的总数相等
(2)电荷守恒原则:若为离子反应,反应前后离子所带正负电荷总数相等
(3)质量守恒原则:反应前后各元素的原子个数相等

配平步骤:
(1)一标:标明反应前后化合价有变化的元素的化合价
(2)二等:通过求最小公倍数使化合价升降总值相等
(3)三定:确定氧化剂与还原剂的化学计量数
氧化剂(还原剂)化学计量数=降(升)价的最小公倍数÷1mol氧化剂(还原剂)降(升)价总数
(4)四平:用观察法配平其他物质的化学计量数
(5)五查:检查质量与电荷、电子是否分别守恒

配平技巧:
(1)逆向配平法:部分氧化还原反应、自身氧化还原反应等可用逆向配平法,即选择氧化产物、还原产物为基准物来配平(一般从反应物很难配平时,可选用逆向配平法)
例:
通过表明氧化产物、还原产物化合价的升降,确定CrCl3、Cl2的计量数为2和3,然后再用观察法配平。
(2)设“1”配平法:设某一反应物或生成物(一般选用组成元素较多的物质作基准物)的化学计量数为1,其余各物质的化学计量数可根据原子守恒原理列方程求得。
例:P4O+Cl2→POCl3+P2Cl6
可令P4O前的系数为1,Cl2的系数为x,则
1P4O+xCl2→POCl3+3/2P2Cl6 ,再由Cl原子守恒得2x=3+3/2×6 得x=6 即可配平
(3)零价配平法:先令无法用常规方法确定化合价的物质中各元素均为零价,然后计算出各元素化合价的升降值,并使元素化合价升降总数相等,最后用观察法配平其他物质的化学计量数。
例:Fe3C+HNO3=Fe(NO3)3+CO2↑+NO2↑+H2O
复杂化合物Fe3C按照常规方法分析,无法确定其Fe和C的具体化合价,此时可令组成物质的各元素化合价为零价,根据化合价升降法配平。

再用观察法确定物质的化学计量数。
(4)整体标价法:当某元素的原子在某化合物中有数个时,可将它作为一个整体对待,根据化合物中元素化合价代数和为零原则予以整体标价。
例:S+Ca(OH)2→CaSx+Ca2S2O3+H2O
生成物CaSx、Ca2S2O3中的Sx、S2作为一个整体标价为-2、+4价,则化合价升降关系为:
Sx  0→-2  降2×2
S2  0→+4  升4×1
即可配平。
(5)缺项配平法:一般先确定氧化剂、还原剂、氧化产物、还原产物的化学计量系数,再通过比较反应物与生成物,确定缺项(一般为H2O、H+或OH-),最后观察配平。
(6)有机氧化还原反应的配平:有机物中元素的化合价一般来讲,氢元素显+1价,氧元素显-2价,然后再根据化合价的代数和为零求酸碳元素的平均化合价。


◎ 氧化还原反应的配平的知识点拨

氧化还原反应方程式配平的一般方法与步骤:

  1. 一般方法:从左向右配。
  2. 步骤:标变价,找变化,求总数,配系数。
  • 标出元素化合价变化的始态和终态
  • 求升价元素或降价元素化合价的变化数
  • 求化合价变化数的最小公倍数,分别作为氧化剂或还原剂的系数
  • 配平变价元素
  • 用观察法配平其他元素
  • 检查配平后的方程式是否符合质量守恒定律(离子方程式还要看电荷是否守恒)
    如:

特殊技巧:

配平时若同一物质内既有元素的化合价上升又有元素的化合价下降,若从左向右配平较困难,可以采用从右向左配平,成为逆向配平法。

◎ 氧化还原反应的配平的考试要求
暂无

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