Question

6．鋁氫化鈉（NaAlH₄）是有機合成的重要還原劑．某課題組經(jīng)查閱資料后設(shè)計合成鋁氫化鈉的簡易流程如圖所示．

已知：①AlCl₃、NaH、NaAlH₄遇水都能迅速發(fā)生反應(yīng)．
②常溫下，可用高錳酸鉀、氯酸鉀、重鉻酸鉀、次氯酸鈣等與濃鹽酸反應(yīng)制取氯氣．
（1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)，甚至可能發(fā)生爆炸，其原因是反應(yīng)放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸．寫出鋁氫化鈉與水反應(yīng)的化學(xué)方程式NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑．
（2）甲同學(xué)設(shè)計實驗制備無水氯化鋁的裝置如圖1所示．

①裝置E中干燥管的作用是吸收剩余的氯氣并避免空氣中的水蒸氣進入D中．
②點燃裝置D處酒精燈之前 需先排盡裝置內(nèi)的空氣，其操作方法是先將裝置A中的分液漏斗打開，反應(yīng)一段時間，使D中玻璃管充滿黃綠色氣體．
（3）乙同學(xué)分析甲同學(xué)設(shè)計的裝置后，認為只改變A、B、D中的試劑就可以用甲同學(xué)設(shè)計的裝置制備NaH．
①試管B中的試劑改為NaOH溶液．
②若操作不當(dāng)，則制得的NaH產(chǎn)品中可能含有的雜質(zhì)有Na₂O₂或Na．
（4）丙同學(xué)設(shè)計以下4種裝置如圖2測定鋁氫化鈉樣品的純度（假設(shè)雜質(zhì)不參與反應(yīng)）．從易操作性、準確性角度考慮，宜選裝置乙．鋁氫化鈉與水完全反應(yīng)，冷卻至室溫的標志是連續(xù)兩次讀取的H₂體積相等．

Answer 1

分析 （1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生偏鋁酸鈉和氫氣，根據(jù)反應(yīng)為放熱反應(yīng)分析；
（2）氯化鋁的制備是金屬鋁和氯氣之間反應(yīng)的產(chǎn)物，濃鹽酸和高錳酸鉀（氯酸鉀或重鉻酸鉀）之間無條件的反應(yīng)產(chǎn)物是氯氣，金屬鋁易被氧氣氧化而變質(zhì)，所以點燃D處酒精燈之前需排除裝置中的空氣，生成的氯化鋁易水解，氯氣污染空氣，堿石灰可吸水和氯氣；
（3）金屬鈉和氫氣之間化合可以得NaH，但是氫氣中的氯化氫用氫氧化鈉溶液除去，金屬鈉和氧氣加熱下會產(chǎn)生過氧化鈉雜質(zhì)；
（4）由反應(yīng)原理得，測定鋁氫化鈉樣品的純度即通過測定鋁氫化鈉與水反應(yīng)生成的氫氣的量計算鋁氫化鈉的量，從而計算其純度．

解答 解：（1）鋁氫化鈉遇水發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生偏鋁酸鈉和氫氣，反應(yīng)放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸；反應(yīng)為：NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑；
故答案為：反應(yīng)放出大量熱量使生成的H₂迅速膨脹而爆炸；NaAlH₄+2H₂O═NaAlO₂+4H₂↑；
（2）①生成的氯化鋁易水解，氯氣污染空氣，裝置E中的堿石灰可吸水和氯氣；
故答案為：吸收剩余的氯氣并避免空氣中的水蒸氣進入D中；
②因為金屬鋁易被氧氣氧化而變質(zhì)，所以點燃D處酒精燈之前需排除裝置中的空氣，即打開分液漏斗的活塞使A中發(fā)生反應(yīng)，待D中充滿黃綠色的氣體時點燃酒精燈；
故答案為：先將裝置A中的分液漏斗打開，反應(yīng)一段時間，使D中玻璃管充滿黃綠色氣體；
（3）①制取NaH則用金屬鈉和氫氣化合可以得到，所以A裝置為氫氣的發(fā)生裝置，B為除去氫氣中的HCl氣體，所以用氫氧化鈉溶液，而原來是除去氯氣中的HCl用的是飽和食鹽水；
故答案為：NaOH溶液；
②又由于裝置中會有空氣殘留，所以金屬鈉和氧氣加熱下會產(chǎn)生過氧化鈉雜質(zhì)，再加上有鈉剩余，則如果操作不當(dāng)，制得的NaH中可能含有Na、Na₂O₂；
故答案為：Na₂O₂或Na；
（4）由反應(yīng)原理得，測定鋁氫化鈉樣品的純度即通過測定鋁氫化鈉與水反應(yīng)生成的氫氣的量計算鋁氫化鈉的量，從而計算其純度，所以從簡約性、準確性考慮，最甲沒有使用恒壓漏斗，測出的氫氣有誤差；C、D采用排水法收集氫氣，由于導(dǎo)管中會有殘留，導(dǎo)致測出的氫氣有誤差，適宜的方案是乙；通過連續(xù)兩次讀數(shù)的氫氣體積相等，說明鋁氫化鈉與水完全反應(yīng)，冷卻至室溫；
故答案為：乙；連續(xù)兩次讀取的H₂體積相等．

點評 本題考查知識點較多，涉及方程式的書寫、裝置圖的選擇、物質(zhì)的制備和除雜等元素化合物的性質(zhì)，屬于拼合型題目，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．