Question

【题目】叠氮化钠（NaN3）是汽车安全气囊最理想的气体发生剂原料。下面是工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程：

查阅资料：

①水合肼（N2H4·H2O）有毒且不稳定，具有强还原性和强碱性。

②有关物质的物理性质如下表：

物质	熔点℃	沸点℃	溶解性
CH3OH	-97	64.7	与水互溶
水合肼(N2H4·H2O)	-40	118.5	与水、醇互溶，不溶于乙醚
亚硝酸甲酯(CH3ONO)	-17	-12	溶于乙醇、乙醚
叠氮化钠(NaN3)	275 (410易分解)	——	易溶于水，微溶于醇， 不溶于乙醚

（1）合成水合肼。

实验室合成水合肼装置如图所示。NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液在40℃以下反应一段时间后，再迅速升温至110℃继续反应可以制得水合肼。

①制取N2H4·H2O的离子方程式为_________。

②实验中通过分液漏斗滴加的溶液是_________，理由是_________。

（2）水合肼法制备叠氮化钠。

①实验室模拟工艺流程步骤Ⅰ制备叠氮化钠的反应原理为：N2H4·H2O(aq)+CH3ONO(g)+NaOH(aq)=NaN3(aq)+CH3OH(aq)+3H2O(l) △H﹤0， 研究表明该反应在20℃左右反应的选择性和转化率最高，实验时可以采取的措施是_________。

②步骤Ⅱ回收CH3OH的实验操作名称为________。

③请设计由B溶液获得叠氮化钠（NaN3）产品的实验方案：_________[实验中可供选择的试剂有：乙醇、乙醚；除常用仪器外须使用的仪器有：布氏漏斗、真空干燥箱]。

Answer 1

【答案】ClO- + CO(NH2)2 +2OH- = Cl- + N2H4·H2O + NaClO碱性溶液 防止过量的NaClO溶液将水合肼氧化 20℃(冷)水浴(或缓慢通入CH3ONO气体） 蒸馏 蒸发浓缩、（冷却）结晶，用布氏漏斗抽滤（过滤），晶体用乙醇洗涤2~3次，真空干燥箱干燥

【解析】

（1）①NaClO的碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液反应生成N2H4·H2O，NaCl、Na2CO3，据此写出离子方程式；

②因为水合肼具有强还原性，易被次氯酸钠溶液氧化，可以通过分液漏斗控制NaClO碱性溶液的滴加速度，以此控制用量；

（2）①该反应在20℃左右反应的选择性和转化率最高，所以应设法把温度控制在20℃左右，据此分析实验时可以采取的措施；

②从混合液中可以采用蒸馏的方法回收甲醇；

③由B溶液获得叠氮化钠（NaN3）产品，需考虑先让叠氮化钠从溶液中结晶析出(蒸发浓缩、（冷却）结晶)，过滤(布氏漏斗)，洗涤(易溶于水，需采用非水洗液，常用乙醇，不使用乙醚，是因为还要考虑杂质离子的去除及环境保护)，烘干(具有强还原性，需考虑隔绝空气)。

①NaClO碱性溶液与尿素CO(NH2)2水溶液制取N2H4·H2O，则反应物为ClO-、OH-、CO(NH2)2，生成物为N2H4·H2O、Cl-、CO32-(C由+2价被氧化为+4价的CO2，再与OH-反应)，反应的离子方程式为ClO- + CO(NH2)2 +2OH- = Cl- + N2H4·H2O +。

答案为：ClO- + CO(NH2)2 +2OH- = Cl- + N2H4·H2O +；

②因为水合肼具有强还原性，防止过量的NaClO溶液将水合肼氧化，所以需控制NaClO的用量，实验中通过分液漏斗滴加的溶液是NaClO碱性溶液；

答案为：防止过量的NaClO溶液将水合肼氧化；

（2）①该反应在20℃左右反应的选择性和转化率最高，所以应设法把温度控制在20℃左右，实验时可以采取的措施是20℃(冷)水浴(或缓慢通入CH3ONO气体）；

答案为：20℃(冷)水浴(或缓慢通入CH3ONO气体）；

②步骤Ⅱ为从溶液中回收CH3OH，则其实验操作名称为蒸馏；

答案为：蒸馏；

③由B溶液获得叠氮化钠（NaN3）产品，需考虑先让叠氮化钠从溶液中结晶析出(蒸发浓缩、（冷却）结晶)，过滤(布氏漏斗)，洗涤(易溶于水，需采用非水洗液，常用乙醇，不使用乙醚，是因为还要考虑杂质离子的去除及环境保护)，烘干(具有强还原性，需考虑隔绝空气)；

答案为：蒸发浓缩、（冷却）结晶，用布氏漏斗抽滤（过滤），晶体用乙醇洗涤2~3次，真空干燥箱干燥。