Question

8．氨基甲酸銨（H₂N-COONH₄）是一種用途廣泛的化工原料．某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如下所示裝置，用于合成少量氨基甲酸銨．

有關(guān)氨基甲酸銨的資料如下：
①常溫下，在干燥的空氣中穩(wěn)定，遇水或潮濕空氣則生成碳酸銨或碳酸氫銨
②熔點(diǎn)58℃，59℃時(shí)則可分解成NH₃和CO₂氣體
③在密封管內(nèi)加熱至120～140℃時(shí)失水生成尿素[CO（NH₂）₂]
④在酸性溶液中迅速分解
⑤合成氨基甲酸銨的反應(yīng)原理為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂N-COONH₄（s）
請(qǐng)回答下列問題：
（1）儀器A的名稱是干燥管；B中盛放的藥品是堿石灰
（2）寫出石灰石與鹽酸反應(yīng)的離子方程式：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
（3）寫出氨基甲酸銨在密封管內(nèi)加熱至120～140℃生成尿素的化學(xué)反應(yīng)方程式：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O
（4）合成氨基甲酸銨的反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)的反應(yīng)熱△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）有同學(xué)建議該CO₂發(fā)生裝置直接改用“干冰”，你認(rèn)為他的改進(jìn)有何優(yōu)點(diǎn)：無需干燥裝置簡(jiǎn)單，低溫環(huán)境提高產(chǎn)率
（6）該實(shí)驗(yàn)裝置中明顯導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的隱患有反應(yīng)器連接導(dǎo)管過細(xì)易造成堵塞；水蒸氣可進(jìn)入反應(yīng)器使產(chǎn)品不純；CO₂發(fā)生器中揮發(fā)出的HCl未經(jīng)處理進(jìn)入反應(yīng)器，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失�。�

Answer 1

分析 濃氨水在氫氧化鈉作用下生成氨氣，氨氣在B中可用堿石灰干燥，濃鹽酸和石灰石反應(yīng)生成二氧化碳，用濃硫酸干燥，在反應(yīng)器中，一定條件下反應(yīng)生成H₂N-COONH₄，稀硫酸用于吸收氨氣，防止污染環(huán)境．
（1）依據(jù)圖形和作用分析儀器B為干燥管（球形干燥管），由連接的A制備氨氣可知，干燥管B中盛裝的是堿石灰；
（2）石灰石與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳和水；
（3）對(duì)比氨基甲酸銨的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式與尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可寫出反應(yīng)方程式；
（4）反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，則△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必須小于0；
（5）使用干冰代替CO₂發(fā)生裝置的優(yōu)點(diǎn)有很多，如省去了復(fù)雜儀器的連接，使得裝置較為簡(jiǎn)單，易于操作；由（3）可知合成氨基甲酸銨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故干冰創(chuàng)造的低溫環(huán)境有利于氨基甲酸銨的生成；不用對(duì)干冰進(jìn)行干燥處理；
（6）導(dǎo)管過細(xì)有可能導(dǎo)致堵塞現(xiàn)象發(fā)生；用鹽酸制備的二氧化碳?xì)怏w中混有的HCl消耗氨氣；稀硫酸、水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使產(chǎn)品不純等．

解答 解：（1）儀器B為干燥管（球形干燥管），由連接的A制備氨氣可知，干燥管B中盛裝的是堿石灰，用來干燥氨氣，
故答案為：干燥管；堿石灰；
（2）石灰石與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳和水，反應(yīng)的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）對(duì)比氨基甲酸銨的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式與尿素的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，依據(jù)原子守恒得到氨基甲酸銨在密封管內(nèi)加熱至120℃-140℃生成尿素的反應(yīng)方程式為：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案為：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O；
（4）反應(yīng)在一定條件下能自發(fā)進(jìn)行，則△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必須小于0，△H＜0，
故答案為：＜；
（5）干冰代替CO₂發(fā)生裝置的優(yōu)點(diǎn)有很多，如省去了復(fù)雜儀器的連接，使得裝置較為簡(jiǎn)單，易于操作，無需干燥，裝置簡(jiǎn)單；由（3）可知合成氨基甲酸銨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故干冰創(chuàng)造的低溫環(huán)境有利于氨基甲酸銨的生成，不用對(duì)干冰進(jìn)行干燥處理，低溫環(huán)境提高產(chǎn)率，
故答案為：無需干燥裝置簡(jiǎn)單，低溫環(huán)境提高產(chǎn)率；
（6）從實(shí)驗(yàn)裝置可以看出導(dǎo)管過細(xì)，有可能導(dǎo)致堵塞現(xiàn)象發(fā)生；用鹽酸制備的二氧化碳?xì)怏w中混有的HCl消耗氨氣；稀硫酸、水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使產(chǎn)品不純等，
故答案為：反應(yīng)器連接導(dǎo)管過細(xì)易造成堵塞；水蒸氣可進(jìn)入反應(yīng)器使產(chǎn)品不純；CO₂發(fā)生器中揮發(fā)出的HCl未經(jīng)處理進(jìn)入反應(yīng)器，會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)的原理和操作方法，難度中等．