Question

【题目】有机合成中的一种重要还原剂—铝氢化钠(NaAlH4)，其合成线路如图所示：

（1）已知：AlCl3的熔点为190℃，沸点为178℃,在潮湿空气中会水解。某实验小组利用图所示装置制取无水AlCl3。

①A中所盛装的固体试剂的化学式为________________________。

②装置F的作用是_________________________________________________。

（2）若改变A、B、D 中的试剂就可以用该装置制取NaH，如制取中操作不当，制得的NaH中可能含有的主要杂质为__________（填序号）。

a.Na b.NaOH c.Na2O2 d.Na2CO3

（3）AlCl3与NaH 反应时，需将AlCl3溶于有机溶剂，再将得到的溶液滴加到NaH粉末上，此反应中NaH的转化率较低的原因是____________________________________。

（4）铝氢化钠遇水发生剧烈反应，甚至爆炸，其反应的化学方程式为__________________________。

（5）现设计如图所示四种装置，测定铝氢化钠粗产品的纯度（只含NaH杂质）。

从简约性、安全性和准确性考虑，最适宜的装置是_________（填编号）。铝氢化钠与水完全反应，读气体体积时需冷却至室温，则冷却至室温的标志是__________________________________。

若称取24.0g样品与水完全反应后，测得生成气体在标准状况下的体积为38.08L，则样品中铝氢化钠的质量分数为_______________。（结果保留两位有效数字）。

Answer 1

【答案】 KMnO4[或KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等] 吸收多余的氯气，同时防止空气中的水汽进入装置E，造成AlCl3水解 a 反应生成的NaCl沉积在NaH表面，阻止了AlCl3与NaH进一步反应或NaH为离子化合物，难溶于有机溶剂，使反应物难以接触而发生反应 NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑ 丙 连续两次读数的氢气体积相等（其他合理答案也可） 0.90或90%

【解析】（1）由图中信息可知，A为常温下制取氯气的装置，B和C为氯气的净化装置，D为制备氯化铝的装置，E为氯化铝的收集装置，F为尾气处理及防止氯化铝潮解的装置。①A中所盛装的固体试剂为强氧化剂，其可能为KMnO4[或KClO3、K2Cr2O7、Ca(ClO)2等]，不可能是二氧化锰。

②装置F的作用是吸收多余的氯气，同时防止空气中的水汽进入装置E，造成AlCl3水解。

（2）若改变A、B、D 中的试剂就可以用该装置制取NaH，在给D装置加热前一定要用氢气排尽系统内的空气并验纯，否则可能会爆炸，所以残余氧气把钠氧化的可能要排除，即使有钠与氧气反应生成过氧化钠，过氧化钠有强氧化性、也会在加热的条件下与氢气反应生成氢氧化钠。反应完全后，氢化钠必须在氢气中冷却到室温，否则一旦与潮湿的空气相遇即可能爆炸，故排除存在过氧化钠这种杂质的可能。从化学平衡的角度分析，制得的NaH中可能含有的主要杂质应该是钠，选a。

（3）AlCl3与NaH 反应时，需将AlCl3溶于有机溶剂，再将得到的溶液滴加到NaH粉末上，此反应中NaH的转化率较低的原因是:反应生成的NaCl沉积在NaH表面，阻止了AlCl3与NaH进一步反应或NaH为离子化合物，难溶于有机溶剂，使反应物难以接触而发生反应。

（4）铝氢化钠遇水发生剧烈反应，甚至爆炸，说明该反应能生成氢气并放出大量的热，故其反应的化学方程式为NaAlH4+2H2O=NaAlO2+4H2↑。

（5）从简约性、安全性和准确性考虑，丙中可以控制缓慢滴加水，且不会引起倒吸，可以直接读取气体体积，所以最适宜的装置是丙。铝氢化钠与水完全反应，读气体体积时需冷却至室温，则冷却至室温的标志是连续两次读数的氢气体积相等。若称取24.0g样品与水完全反应后，测得生成气体在标准状况下的体积为38.08L，则氢气的物质的量为1.7mol，样品中的两种物质均可与水反应生成氢气，NaH+H2O=NaOH+ H2↑，所以n(NaH) 24g/mol+n(NaAlH4) =24.0g， =4n(NaAlH4)+ n(NaH)=1.7mol，解之得，n(NaAlH4)=0.4mol，所以样品中铝氢化钠的质量分数为0.90(或90%)。