Question

18．氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解、易水解，可用做肥料、滅火劑、洗滌劑等．實(shí)驗(yàn)室制備氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）的反應(yīng)如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0
副反應(yīng)有：NH₂COONH₄+H₂O?NH₄HCO₃+NH₃↑； NH₂COONH₄（s）$\stackrel{△}{?}$2NH₃（g）+CO₂（g）等．
已知干燥的氨氣和二氧化碳?xì)怏w通入外套冷卻的反應(yīng)器時，在器壁上會形成一層致密、堅硬、粘附力極強(qiáng)的氨基甲酸銨．這層不良導(dǎo)熱物不僅影響散熱，而且也使產(chǎn)物不易取出．因此，在實(shí)驗(yàn)室的主要實(shí)驗(yàn)裝置和步驟如圖1：
注：四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質(zhì)．
（I）合成：把氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中，不斷攪拌混合，生成的氨基甲酸銨細(xì)小晶體懸浮在四氯化碳中． 當(dāng)懸浮物較多時，停止制備．
（Ⅱ）分離與提純：將氨基甲酸銨從四氯化碳中分離，重結(jié)晶提純．
（Ⅲ）產(chǎn)品純度分析
回答下列問題：
（1）儀器a的名稱：水槽；液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例．
（2）如用圖2裝置制取平穩(wěn)的CO₂氣流，你所選擇的試劑是石灰石與稀鹽酸（或稀硝酸）．
檢查該裝置氣密性的方法是關(guān)閉分液漏斗旋塞，導(dǎo)管伸入水中，用手（或熱毛巾）捂住錐形瓶，導(dǎo)管口有氣泡，松手后形成水柱且不下降，說明不漏水
（3）合成過程中使用了四氯化碳，且用電動攪拌器不斷攪拌，理由是使用四氯化碳作為分散劑，攪拌是為了使NH₃與CO₂充分接觸，并避免產(chǎn)物在器壁上的粘附．
（4）發(fā)生器用冰水冷卻的原因是降低溫度，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率（或降低溫度，防止因反應(yīng)放熱造成產(chǎn)物分解）．
（5）從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品并得到干燥產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法是C
A． 過濾后，常壓加熱烘干       　B．抽濾后，高壓加熱烘干
C．過濾后，真空40℃以下烘干　　　D．抽濾后，真空40℃以下烘干
（6）尾氣處理裝置如圖3所示．雙通玻璃管的作用：防止倒吸；濃硫酸的作用：吸收多余氨氣、防止空氣中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解．
（7）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品0.7820g，用足量石灰水充分處理后，使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質(zhì)量為1.000g．則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為80%．

Answer 1

分析 （1）水槽用于排水法收集氣體，或用來盛放大量液體，儀器a為水槽，液體石蠟鼓泡瓶的主要作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比；
（2）二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法：用稀鹽酸或稀硝酸與大理石反應(yīng)，不能用硫酸，因硫酸和碳酸鈣反應(yīng)生成硫酸鈣微溶阻止反應(yīng)進(jìn)一步進(jìn)行；裝置氣密性檢驗(yàn)的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（3）合成過程中使用了四氯化碳，四氯化碳為分散劑，攪拌是為了使NH₃與CO₂充分接觸，并避免產(chǎn)物在器壁上的粘附；
（4）反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)行；
（5）生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，分離產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解；
（6）依據(jù)反應(yīng)過程中的產(chǎn)物分析，不能把污染性的氣體排放到空氣中，吸收易溶于水的氣體需要放倒吸；
（7）碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品中，使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，依據(jù)碳元素守恒和混合物質(zhì)量計算物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）儀器a的名稱：水槽用來盛放大量液體冰水，液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比，
故答案為：水槽；通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例；
（2）二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法：用稀鹽酸與大理石反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+CO₂↑+H₂O，或用稀硝酸CaCO₃+2HNO₃═Ca（NO₃）₂+CO₂↑+H₂O，檢查該裝置氣密性的方法：關(guān)閉分液漏斗旋塞，導(dǎo)管伸入水中，用手（或熱毛巾）捂住錐形瓶，導(dǎo)管口有氣泡，松手后形成水柱且不下降，說明不漏水，
故答案為：石灰石與稀鹽酸（或稀硝酸）；關(guān)閉分液漏斗旋塞，導(dǎo)管伸入水中，用手（或熱毛巾）捂住錐形瓶，導(dǎo)管口有氣泡，松手后形成水柱且不下降，說明不漏水；
（3）氨基甲酸銨的粘附力極強(qiáng)，在器壁上不僅影響散熱，而且也使產(chǎn)物不易取出，使用四氯化碳作為分散劑，攪拌是為了使NH₃與CO₂充分接觸，并避免產(chǎn)物在器壁上的粘附，
故答案為：使用四氯化碳作為分散劑，攪拌是為了使NH₃與CO₂充分接觸，并避免產(chǎn)物在器壁上的粘附；
（4）反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）+Q，是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)行，溫度升高；發(fā)生器用冰水冷卻提高反應(yīng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，防止生成物溫度過高分解，
故答案為：降低溫度，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率（或降低溫度，防止因反應(yīng)放熱造成產(chǎn)物分解）；
（5）制備氨基甲酸銨的裝置如圖3所示，把氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中，不斷攪拌混合，生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，分離產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解、不能加熱烘干，應(yīng)在真空40℃以下烘干，
故答案：C；
（6）雙通玻璃管的作用是防止液體倒吸；濃硫酸起到吸收多余的氨氣，同時防止空氣中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解，
故答案為：防止倒吸；吸收多余氨氣、防止空氣中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解；
（7）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品0.782g，用足量石灰水充分處理后，使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質(zhì)量為1.000g．物質(zhì)的量為$\frac{1.000g}{100g/mol}$=0.01mol，設(shè)樣品中氨基甲酸銨物質(zhì)的量為x，碳酸氫銨物質(zhì)的量為y，由碳元素守恒可知，
x+y=0.01
78x+79y=0.782
解得x=0.008mol
y=0.002mol
則樣品中氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.008mol×78g/mol}{0.782g}$×100%≈80%，
故答案為：80%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計應(yīng)用，主要是氨氣的制備方法，氨基甲酸的制備實(shí)驗(yàn)裝置分析判斷，實(shí)驗(yàn)基本操作，混合物分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，有關(guān)混合物的計算，題目難度中等．