Question

15．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．某化學(xué)興趣小組用模擬制備氨基甲酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0
（1）制備氨基甲酸銨的裝置如圖1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． 當(dāng)懸浮物較多時(shí)，停止制備．

注：四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質(zhì)．
①發(fā)生器用冰水冷卻的原因是此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，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），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從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法是過濾（填寫操作名稱），為了得到干燥產(chǎn)品，應(yīng)采取的方法是c（填寫選項(xiàng)序號(hào)）．
a．常壓加熱烘干　　　　b．高壓加熱烘干　　　　c．真空40℃以下烘干
③尾氣處理裝置如圖2所示，能否將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄否（填“能”或“否”），理由是濃硫酸可以防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)容器使氨基甲酸銨水解（或者稀硫酸中水蒸氣可能進(jìn)入反應(yīng)容器導(dǎo)致氨基甲酸銨水解）；
（2）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品1.570g，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(cè)得質(zhì)量為2.000g．則樣品中氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.5%．[M_r（NH₂COONH₄）=78、M_r（NH₄HCO₃）=79、M_r（CaCO₃）=100]．

Answer 1

分析 本題是利用氨氣和二氧化碳在四氯化碳有機(jī)溶劑里通過加熱制得氨基甲酸銨的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題中涉及到氨氣的實(shí)驗(yàn)室制備、反應(yīng)器溫度的控制、二氧化碳?xì)饬鞯目刂埔约胺磻?yīng)混合物的分離與提純，以及產(chǎn)品純度分析．
（1）①此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，結(jié)合平衡移動(dòng)理論，為提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，需降溫促平衡正向進(jìn)行，另外也要考慮產(chǎn)物的不穩(wěn)定性，降溫可避免產(chǎn)物分解；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；
③氨基甲酸銨易水解，稀硫酸無吸水性，濃硫酸具有吸水性，防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)容器使氨基甲酸銨水解；
（2）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(jì)算物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0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，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：此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，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）；通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例；
②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：過濾；c；
③氨基甲酸銨易水解，濃硫酸具有吸水性，濃硫酸起到吸收多余的氨氣的同時(shí)，能防止空氣中水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解，稀硫酸雖能吸收氨氣，但不能吸水，
故答案為：否；濃硫酸可以防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)容器使氨基甲酸銨水解（或者稀硫酸中水蒸氣可能進(jìn)入反應(yīng)容器導(dǎo)致氨基甲酸銨水解）；
（2）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品1.570g，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(cè)得質(zhì)量為2.000g，物質(zhì)的量為0.020mol，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，依據(jù)碳元素守恒得到；
x+y=0.02；78x+79y=1.570       解得x=0.016mol    y=0.004mol
則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.016mol×78g/mol}{1.570g}$×100%≈79.5%，
故答案為：79.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(jì)，有關(guān)混合物的計(jì)算，題目難度中等．