水合肼(N2H4•H2O)是制备叠氮化钠(NaN3)的原料,而叠氮化钠又是汽车安全气囊最理想的气体发生剂的原料。如图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 | 甲醇 | 水合肼 | 亚硝酸甲酯 | 叠氮化钠 |
熔点(℃) | -97 | -40 | -17 | 275(410℃:易分解) |
沸点(℃) | 64.7 | 118.5 | -12 | — |
回答下列问题:
Ⅰ.合成水合肼。实验室水合肼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)实验中通过滴液漏斗向三颈瓶中缓慢滴加NaClO溶液的原因是_____;N2H4 的结构式为_____,制取N2H4•H2O的离子方程式为_________。
II.制备叠氮化钠。实验室可利用如图所示的装置及药品制备叠氮化钠。
(2)①根据实验发现温度在20℃左右反应的转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此 可釆取的措施是_____;流程中A溶液蒸馏前,图中装置中开关K1、K2、K3的合理 操作顺序是______。
②写出该方法制备叠氮化钠的化学方程式:_____。
(3)流程中由B溶液获得叠氮化钠产品的实验步骤为_____,减压过滤,晶体用乙醇洗涤2〜3次后,再_____干燥。
(4)化工生产中,多余的叠氮化钠常使用次氯酸钠溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。若处理6.5gNaN3,理论上需加入0.5mol • L-1的NaClO溶液_____mL
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水合肼(N2H4•H2O)是制备叠氮化钠(NaN3)的原料,而叠氮化钠又是汽车安全气囊最理想的气体发生剂的原料。如图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 | 甲醇 | 水合肼 | 亚硝酸甲酯 | 叠氮化钠 |
熔点(℃) | -97 | -40 | -17 | 275(410℃:易分解) |
沸点(℃) | 64.7 | 118.5 | -12 | — |
回答下列问题:
Ⅰ.合成水合肼。实验室水合肼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)实验中通过滴液漏斗向三颈瓶中缓慢滴加NaClO溶液的原因是_____;N2H4 的结构式为_____,制取N2H4•H2O的离子方程式为_________。
II.制备叠氮化钠。实验室可利用如图所示的装置及药品制备叠氮化钠。
(2)①根据实验发现温度在20℃左右反应的转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此 可釆取的措施是_____;流程中A溶液蒸馏前,图中装置中开关K1、K2、K3的合理 操作顺序是______。
②写出该方法制备叠氮化钠的化学方程式:_____。
(3)流程中由B溶液获得叠氮化钠产品的实验步骤为_____,减压过滤,晶体用乙醇洗涤2〜3次后,再_____干燥。
(4)化工生产中,多余的叠氮化钠常使用次氯酸钠溶液处理,在酸性条件下,二者反应可生成无毒的气体。若处理6.5gNaN3,理论上需加入0.5mol • L-1的NaClO溶液_____mL
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叠氮化钠(NaN3)是汽车安全气囊最理想的气体发生剂原料。工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:
已知:NaN3能与AgNO3反应生成白色难溶于水的AgN3;部分相关物质的物理性质如下表:
熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 | |
CH3OH | −97 | 64.7 | 与水互溶 |
水合肼 (N2H4•H2O) | −51.7 | 118.5 | 与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿 |
亚硝酸甲酯(CH3ONO) | −17 | −12 | 溶于乙醇、乙醚 |
请回答:
(1)步骤Ⅰ中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体(其中一种气体在空气中可以转化为产物中的另一种气体)的离子方程式为_________________________;步骤Ⅱ中生成NaN3的化学方程式为______________________。
(2)实验室模拟步骤Ⅱ,实验装置如图(装置中冷却水省略,下同):
①仪器a的名称为____________,作用是_________________。
②根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是____________。(合理给分)
③图中X处连接的最合适装置应为下图中的_________。
(3)步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作是_______;步骤Ⅲ中溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是___________。(填序号)①打开K1、K2,关闭K3 ②打开K3 ③加热 ④关闭K1、K2
(4)步骤Ⅳ对溶液B加热蒸发至溶液体积的1/3,NaN3结晶析出。
①步骤Ⅴ可以用_______洗涤晶体。
A.水 B.乙醚 C.乙醇水溶液 D.乙醇
②沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂,将AgNO3标准溶液滴入样品溶液,至少量Ag2CrO4出现(即析出橘红色沉淀),达到滴定终点。AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定,理由是__________。下列操作合理的是______。
A.滴定管管尖不可接触锥形瓶内壁
B.滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇
C.滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D.若未等滴定管液面稳定就读数,会导致测定结果偏高
E.若发现AgNO3溶液滴加过量,可回滴样品溶液,至红色褪去
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叠氮化钠(NaN3)是汽车安全气囊最理想的气体发生剂原料。工业水合肼法制备叠氮化钠的工艺流程如图所示:
已知:NaN3能与AgNO3反应生成白色难溶于水的AgN3;部分相关物质的物理性质如下表:
熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 | |
CH3OH | −97 | 64.7 | 与水互溶 |
水合肼 (N2H4•H2O) | −51.7 | 118.5 | 与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿 |
亚硝酸甲酯(CH3ONO) | −17 | −12 | 溶于乙醇、乙醚 |
请回答:
(1)步骤Ⅰ中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体(其中一种气体在空气中可以转化为产物中的另一种气体)的离子方程式为_________________________;步骤Ⅱ中生成NaN3的化学方程式为______________________。
(2)实验室模拟步骤Ⅱ,实验装置如图(装置中冷却水省略,下同):
①仪器a的名称为____________,作用是_________________。
②根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是____________。(合理给分)
③图中X处连接的最合适装置应为下图中的_________。
(3)步骤Ⅱ中制备叠氮化钠的操作是_______;步骤Ⅲ中溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是___________。(填序号)①打开K1、K2,关闭K3 ②打开K3 ③加热 ④关闭K1、K2
(4)步骤Ⅳ对溶液B加热蒸发至溶液体积的1/3,NaN3结晶析出。
①步骤Ⅴ可以用_______洗涤晶体。
A.水 B.乙醚 C.乙醇水溶液 D.乙醇
②沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂,将AgNO3标准溶液滴入样品溶液,至少量Ag2CrO4出现(即析出橘红色沉淀),达到滴定终点。AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定,理由是__________。下列操作合理的是______。
A.滴定管管尖不可接触锥形瓶内壁
B.滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇
C.滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D.若未等滴定管液面稳定就读数,会导致测定结果偏高
E.若发现AgNO3溶液滴加过量,可回滴样品溶液,至红色褪去
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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:
已知 NaN3 能与 AgNO3 反应生成白色难溶于水的 AgN3;有关物质的物理性质如表:
物质 | 熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 |
CH3OH | -97 | 64.7 | 与水互溶 |
水合肼(N2H4•H2O) | 2 | 113.5 | 与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿 |
亚硝酸甲酯(CH3ONO) | -17 | -12 | 溶于乙醇、乙醚 |
叠氮化钠(NaN3) | 410(易分解) | —— | 易溶于水,难溶于醇,不溶于乙醚 |
请回答:
(1)步骤Ⅰ中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体的离子方程式为:________;步骤Ⅱ中生成NaN3的化学方程式为:____________。
(2)实验室模拟步骤II 实验装置如图(装置中冷却水省略,下同):
①根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是_______________________。
②图中X处连接的最合适装置应为下图中的______ 。
(3)步骤Ⅳ对溶液 B 加热蒸发至溶液体积的,NaN3 结晶析出。
①步骤Ⅴ可以______________洗涤晶体。
A.水 B.乙醇 C.乙醇水溶液 D.乙醚
②沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂,将AgNO3标准溶液滴入样品溶液,至少量Ag2CrO4出现,即溶液呈淡红色为终点。AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定,理由是_________________________。
③下列操作或判断合理的是__________。
A.滴定管和移液管管尖不可接触锥形瓶内壁
B.滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇
C.滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D.滴定终点时,若未等滴定管液面稳定就读数会导致测定结果偏高
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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;
已知NaN3能与AgNO3反应生成白色难溶于水的AgN3;有关物质的物理性质如下表:
熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 | ||
CH3OH | —9 | 64.7 | 与水互溶 | |
水合肼(N2H4•H2O) | 2 | 113.5 | 与水、醇互溶, 不溶于乙醚和氯仿 | |
亚硝酸甲酯(CH3ONO) | —17 | —12 | 溶于乙醇、乙醚 |
请回答:
(1)步骤Ⅰ中NaNO2与稀硫酸发生副反应生成两种气体(其中一种气体在空气中可以转化为另一种气体)的离子方程式为___________;步骤Ⅱ中生成NaN3的化学方程式为_______。
(2)实验室模拟步骤Ⅱ实验装置如下图(装置中冷却水省略,下同):
①仪器a的名称__________________,作用是________________________________。
②根据实验发现温度在20℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此可以采取的措施是______________________________。
③图中X处连接的最合适装置应为下图中的_________。
A B C D
(3)步骤Ⅱ、Ⅲ中制备叠氮化钠并对溶液A进行蒸馏的合理操作顺序是__________。
①打开K1、K2,关闭K3 ②打开K3 ③加热 ④关闭K1、K2
(4)步骤Ⅳ对溶液B加热蒸发至溶液体积的1/3,NaN3结晶析出。
①步骤Ⅴ可以用______________洗涤晶体。
A.水 B.乙醇 C.乙醇水溶液 D.乙醚
②沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色K2CrO4溶液作指示剂,将AgNO3标准溶液滴入样品溶液,至少量Ag2CrO4出现,即溶液呈淡红色为终点。AgNO3溶液要装在棕色的酸式滴定管里进行滴定,理由是_____________。下列操作合理的是______。
A.滴定管和移液管管尖不可接触锥形瓶内壁
B.滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇
C.滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D.若未等滴定管液面稳定就读数会导致测定结果偏高
E.若发现滴液过量,可回滴样品溶液,至红色褪去
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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:
已知 NaN3 能与 AgNO3 反应生成白色难溶于水的 AgN3;Ag2CrO4 呈红色,可溶于水。有关物质的物理性质如下表:
熔点℃ | 沸点℃ | 溶解性 | |
CH3OH | -9 | 64.7 | 与水互溶 |
水合肼(N2H4•H2O) | 2 | 113.5 | 与水、醇互溶,不溶于乙醚和氯仿 |
亚硝酸甲酯(CH3ONO) | -17 | -12 | 难溶于水,可溶于乙醇、乙醚 |
NaN3 | 275 | 300 | 易溶于水,难溶于乙醇 |
请回答:
(1)步骤Ⅰ中NaNO2 与稀硫酸发生副反应生成两种气体(其中一种气体在空气中可以转化为另一种气体)的离子方程式为_____;步骤Ⅱ中生成 NaN3 的化学方程式为_____
(2)实验室模拟步骤Ⅱ实验装置如图(装置中冷却水省略,下同):根据实验发现温度在 20℃左右反应的选择性和转化率最高,但是该反应属于放热反应,因此需要采取的措施是_____。
(3)步骤Ⅱ、Ⅲ中制备叠氮化钠并对溶液 A 进行蒸馏的合理操作顺序是_____。
①打开 K1、K2,关闭 K3 ②打开 K3 ③加热 ④关闭 K1、K2
(4)步骤Ⅳ对溶液B 加热蒸发至溶液体积的 1/3,NaN3 结晶析出。
①步骤Ⅴ最好选用_____洗涤晶体。
A.水 B.乙醇 C.乙醚
②沉淀滴定法测定产品纯度,是以淡黄色 K2CrO4 溶液作指示剂,将 AgNO3 标准溶液滴入样品溶液, 滴定终点现象为_________。AgNO3 溶液要装在_____滴定管里进行滴定。下列说法正确的是_____。
A.滴定管和移液管管尖不可接触锥形瓶内壁
B.滴定时滴液速度应先快后慢,接近终点时一滴一摇
C.滴定过程中可用蒸馏水将锥形瓶壁上粘附的溶液冲下
D.若发现滴液过量,可回滴样品溶液
E.若未等滴定管液面稳定就读数会导致测定结果偏高
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叠氮化钠(NaN3)是一种应用广泛的化工产品,可用于合成抗生素头孢菌素药物的中间体,汽车安全气囊等。回答下列问题:
Ⅰ.实验室制备NaN3
水合肼(N2H4·H2O) 与亚硝酸甲酯(CH3ONO)在氢氧化钠存在下制备NaN3,其反应装置如图所示:
已知:2CH3OH+2NaNO2+H2SO4→2CH3ONO+ Na2SO4+2H2O; NaN3无色无味,微溶于醇、溶于水
(1)N2H4的电子式为_______________;NaN3晶体中阴离子与阳离子个数比为______________。
(2)装置中多孔球泡的作用是___________________。
(3)锥形瓶中水合肼与亚硝酸甲酯在30℃时可以反应生成叠氮酸钠、甲醇等物质,写出该反应的化学方程式_______________________________。
Ⅱ.回收甲醇
将制备反应后所得混合溶液加入烧瓶中,按照下图所示装置进行减压蒸馏。
已知:
物质 | CH3OH | N2H4 | NaN3 |
沸点/℃ | 64.7 | 113.5 | 300 |
NaN3在40℃时分解
(4)实验时冷凝管中冷却水要“b进a出”原因是______________________。
(5)甲醇回收时需用减压蒸馏的原因是________________________。
(6)下列有关毛细管的作用说法正确的是_______________。
A.平衡圆底烧瓶内外压 B.作为气化中心,使蒸馏平稳
C.避免液体过热而暴沸 D.冷凝回流作用
Ⅲ.产品提取及纯度测定
将蒸馏后所得母液降温结晶,过滤得NaN3湿品;再用去离子水重结晶得NaN3产品并用碘量法测定产品纯度。取产品6.50g加入足量去离子水中溶解,并加入适量稀硫酸酸化;向混合液中加入20.00mL 1.00mol·L-lKMnO4溶液,溶液呈紫红色;再加入足量KI溶液消耗过量的KMnO4溶液;其后用0.100mol·L-lNa2S2O3标准溶液滴定所产生的I2,消耗Na2S2O3溶液30.00mL。
(7)实验所得产品的纯度为______________________。
已知:①产品中杂质不参与反应;
②测定过程中发生的反应:
10NaN3+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+K2SO4+5Na2SO4+8H2O+15N2↑;
10KI+2KMnO4+8H2SO4==2MnSO4+6K2SO4+8H2O+5I2;
I2+2Na2S2O3==2NaI +Na2S4O6。
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叠氮化钠(NaN3)固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,是汽车安全气囊中的主要成分,能在发生碰撞的瞬间分解产生大量气体将气囊鼓起。工业级NaN3的制备分两步进行,反应的化学方程式如下:
i. 2Na +2NH32NaNH2+ H2 ii. NaNH2+ N2ONaN3+H2O
实验室利用如下装置模拟工业级NaN3的制备。
(1)装置A用于制取NH3,右图装置I和Ⅱ为气体发生装置。若选用装置I,则发生反应的化学方程式为_________________________________;若选用装置Ⅱ,则试剂X是___________(填试剂名称),仪器a的名称是___________。
(2)装置B的作用是_______________________________________________________。
(3)加热前需要先往装置C中通一段时间NH3的目的是______________________________。
(4)当观察到装置C中熔融钠单质的银白色光泽全部消失时,停止通氨气,开始通入N2O。装置C中的Y为___________(填字母)。
A.冷水浴 B.热水浴 C油浴
(5)该实验装置的缺陷是_________________________________(任写一点)。
(6)反应完全结束后,取出装置C中的混合物先后经加水、加乙醇、过滤、洗涤、干燥等操作得到NaN3固体,其中洗涤操作可用乙醚洗涤NaN3固体的原因___________。
(7)实验室用滴定法测定叠氮化钠产品中NaN3的质量分数:
操作方法:取2.500g产品配制成500.0mL溶液。取25.00mL溶液置于锥形瓶中,加入25.00mL0.1010mol·L-1(NH4)Ce(NO3)6溶液。充分反应后,稍稀释,加入4mL浓硫酸,滴入邻菲罗啉指示液,用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液的体积为14.80mL。
测定过程发生反应的方程式为:
2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑
Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。
产品中NaN3的质量分数为___________%(保留1位小数)。
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叠氮化钠(NaN3)固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,是汽车安全气囊中的主要成分,能在发生碰撞的瞬间分解产生大量气体将气囊鼓起。工业级NaN3 的制备分两步进行,反应方程式如下:
ⅰ.2Na+2NH32NaNH2+H2
ⅱ.NaNH2+N2ONaN3+H2O
实验室利用如下装 置模拟工业级NaN3的制备。
回答下列问题:
实验Ⅰ:制备
(1)装置C中盛放的药品为____________________,装置D中进行油浴而不用水浴的主要原因是_______________________。
(2)N2O可由NH4NO3在240~245℃ 分解制得(硝酸铵的熔点为169.6℃),则可选择的气体发生装置是__________________(图中加热装置已略去),该反应的化学方程式为______________,在制备NaN3的实验过程中,当观察到_______________时开始通入N2O。
实验Ⅱ:分离提纯
反应完全结束后,取出装置D中的混合物进行以下操作,得到NaN3固体。
已知:NaNH2能与水反应生成NaOH 和氨气
(3)操作Ⅳ采用乙醚洗涤的原因是________________________。
实验Ⅲ:定量测定
实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:①将2.500 g试样配成500.00 mL溶液。②取50.00 mL溶液置于锥形瓶中,加入50.00 mL 0.1010 mol·L-1(NH4)2Ce(NO3)6 溶液。③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8 mL浓硫酸,滴入3滴邻菲哕啉指示液,用0.0500 mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为:2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑
Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。
(4)配制叠氮化钠溶液时,除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还用到的玻璃仪器有_____________。
(5)试样中NaN3的质量分数为_______________。
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叠氮化钠(NaN3)固体易溶于水,微溶于乙醇,不溶于乙醚,是汽车安全气囊中的主要成分,能在发生碰撞的瞬间分解产生大量气体将气囊鼓起。
已知:①NaNH2+N2ONaN3+H2O。
②NaNH2能与水反应生成NaOH和NH3
实验室利用如下装置模拟工业级NaN3的制备。
请回答下列问题:
实验I:制备NaN3
(1)装置C中盛放的药品为______________________;
(2)为了使反应均匀受热,装置D处b容器应采取的加热方式为______________________。
(3)实验开始时首先应加热通氨气,其目的是___________。
(4)氨气与熔化的钠反应生成NaNH2的化学方程式为___________。
实验Ⅱ:分离提纯
反应完全结束后,取出装置D中的混合物进行以下操作,得到NaN3固体。
(5)操作ⅳ采用乙醚洗涤的原因是______________________(答一项即可)。
实验Ⅲ:定量测定
实验室用滴定法测定叠氮化钠样品中NaN3的质量分数:
①将2.500g试样配成500mL溶液
②取50.00L溶液置于锥形瓶中,加入50.00mL0.1010m1·L-1(NH4)2Ce(NO3)6溶液。
③充分反应后,将溶液稍稀释,向溶液中加入8.00mL浓硫酸,滴人3滴邻菲啰啉指示液,用0.0500mol·L-1(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定过量的Ce4+,消耗溶液体积为29.00mL。测定过程的反应方程式为:2(NH4)2Ce(NO3)6+2NaN3=4NH4NO3+2Ce(NO3)3+2NaNO3+3N2↑, Ce4++Fe2+=Ce3++Fe3+。
(6)配制叠氮化钠溶液时,除需用到烧杯、玻璃棒、量筒外,还用到的玻璃仪器有______________________。
(7)若其它读数正确,滴定到终点后,读取滴定管中(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液体积时俯视,将导致所测定样品中叠氮化钠质量分数___________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(8)减样中NaN3的质量分数为___________ (保留四位有效数字)。
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