Question

【題目】疊氮化鈉(NaN3)是制備醫(yī)藥、炸藥的一種重要原料，采用“亞硝酸甲酯－水合肼法”制備疊氮化鈉的生產(chǎn)流程如下：

回答下列問題：

(1)亞硝酸甲酯合成釜中生成的亞硝酸甲酯(CH3ONO)易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)進(jìn)入疊氮環(huán)合塔，寫出生成CH3ONO的化學(xué)反應(yīng)方程式：_________________________________________________。

(2)疊氮環(huán)合塔中生成疊氮化鈉的過程中生成一可循環(huán)使用的有機(jī)物，其官能團(tuán)電子式為___________，該合成過程的化學(xué)方程式為______________________________________。

(3)已知氨基、氨氣因有孤對(duì)電子而呈現(xiàn)一定堿性，所以水合肼(N2H4·H2O)的性質(zhì)類似一水合氨，將硫酸與水合肼反應(yīng)可以生成酸式鹽，該鹽的化學(xué)式為___________；疊氮環(huán)合塔中滴加的燒堿溶液要適當(dāng)過量，目的主要是_________________________________。

A.促進(jìn)NaN3水解 B抑制NaN3水解 C.作催化劑且對(duì)NaN3水解無(wú)影響

(4)生產(chǎn)中有HN3生成，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明HN3為弱酸：________________________________。

(5)化工生產(chǎn)中，多余的NaN3常使用次氯酸鈉溶液處理，在酸性條件下，二者反應(yīng)可生成無(wú)毒的氣體。若處理13 g NaN3，理論上需加入0.5 mol·L－1的NaClO溶液___________mL。

Answer 1

【答案】2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O （N2H6）（HSO4）2 B 使用pH試紙測(cè)定NaN3溶液的酸堿性，若該溶液顯堿性，說明HN3為弱酸（也可采用其他方法，如測(cè)定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，說明HN3為弱酸） 200

【解析】

NaNO2與甲醇、濃硫酸反應(yīng)得到CH3ONO，加入NaOH、水合肼溶液反應(yīng)：CH3ONO+N2H4·H2O+NaOH═CH3OH+NaN3+3H2O，得到NaN3，加熱、濃縮，加入濃硫酸，得到（N2H6）（HSO4）2，加入氫氧化鈉，蒸餾將甲醇分離，結(jié)晶、抽濾、洗滌、干燥得到產(chǎn)品。

（1）亞硝酸甲酯合成釜中生成的亞硝酸甲酯(CH3ONO)易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)進(jìn)入疊氮環(huán)合塔，濃硫酸、甲醇和亞硝酸鈉，濃硫酸可以酸化亞硝酸鈉，并為酯化反應(yīng)提供催化劑，得到甲醇的無(wú)機(jī)酸酯和水，方程式為2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O，故答案為：2CH3OH+2NaNO2+H2SO4=2CH3ONO+Na2SO4+2H2O；

（2）由于在亞硝酸甲酯合成釜里形成了酯，在疊氮環(huán)合塔中酯又水解，因此整個(gè)過程中甲醇是可以循環(huán)利用的，-OH電子式為，疊氮環(huán)合塔中加入了水合肼與燒堿，燒堿可以使第一步得到的亞硝酸甲酯水解，產(chǎn)生甲醇和亞硝酸鈉，同時(shí)亞硝酸鈉和肼里的氮元素發(fā)生歸中反應(yīng)得到產(chǎn)物疊氮化鈉，方程式為N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O，

故答案為：；N2H4+CH3ONO+NaOH=NaN3+CH3OH+2H2O；

（3）既然水合肼的性質(zhì)類似一水合氨，在水中應(yīng)該能電離產(chǎn)生N2H62＋和OH－，因此它的硫酸酸式鹽的化學(xué)式為（N2H6）（HSO4）2；疊氮環(huán)合塔中適當(dāng)?shù)渭舆^量的燒堿有兩個(gè)作用，一方面可以提高亞硝酸甲酯和水合肼的轉(zhuǎn)化率，另一方面可以抑制疊氮化鈉這個(gè)強(qiáng)堿弱酸鹽的水解，故選B；

故答案為：（N2H6）（HSO4）2；B；

（4）若要證明HN3為弱酸，可以用pH試紙來檢測(cè)NaN3溶液的pH，根據(jù)“有弱就水解”的規(guī)則，若溶液顯堿性，則證明HN3為弱酸，其它合理的方法也可以，如測(cè)定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，說明HN3為弱酸，

故答案為：使用pH試紙測(cè)定NaN3溶液的酸堿性，若該溶液顯堿性，說明HN3為弱酸（也可采用其他方法，如測(cè)定0.1 mol·L－1HN3的pH，若pH大于1，說明HN3為弱酸）；

（5）根據(jù)描述，NaN3應(yīng)該被氧化為無(wú)毒的N2．同時(shí)ClO－被還原為Cl－，因此每個(gè)NaN3在反應(yīng)中需要失去1個(gè)電子，每個(gè)ClO－在反應(yīng)中可以得到2個(gè)電子，二者的物質(zhì)的量之比為2：1；NaN3的物質(zhì)的量n= =0.1mol，則需要ClO－的物質(zhì)的量為0.10mol，因此需要次氯酸鈉溶液體積V= =0.2L=200mL，

故答案為：200。