Question

5．氨基甲酸銨（NH₂COONH₄） 是一種易分解、易水解的白色固體，某研究小組用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置，模擬工業(yè)原理用氫氧化鈉晶體、濃氨水、干冰等作原料制備氨基甲酸銨．主要反應(yīng)原理為：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（s）△H＜0

（1）儀器1盛裝的試劑是濃氨水．儀器3的名稱是U型管，其中NaOH固體的作用是干燥氨氣．
（2）裝置6（虛線方框內(nèi)部分）的一個(gè)作用是控制原料氣按反應(yīng)計(jì)量系數(shù)充分反應(yīng)，若反應(yīng)初期觀察到裝置內(nèi)稀硫酸溶液中產(chǎn)生氣泡，應(yīng)該加快 （填“加快”、“減慢”或“不改變）產(chǎn)生氨氣的流速．
（3）另有一種傳統(tǒng)制備氨基甲酸銨的反應(yīng)器（CCl₄充當(dāng)惰性反應(yīng)介質(zhì)） 如下：
①寫(xiě)出氨基甲酸銨受熱分解成尿素CO（NH₂）₂的方程式NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O．
②當(dāng)CCl₄液體中產(chǎn)生較多晶體懸浮物時(shí)，即停止反應(yīng)，過(guò)濾分離得到粗產(chǎn)品，為了將所得粗產(chǎn)品干燥可采取的方法是（D）
A．蒸餾    B．常壓加熱烘于 C．高壓加熱烘于 D．真空微熱烘于
（4）實(shí)驗(yàn)中如圖2發(fā)現(xiàn)用玻璃燒瓶做反應(yīng)器，內(nèi)壁容易形成致密堅(jiān)硬、粘附能力強(qiáng)的產(chǎn)物結(jié)晶體．研究小組采用聚氯乙烯薄膜材料的反應(yīng)器，優(yōu)點(diǎn)是（AB）
A．可避免產(chǎn)物粘附時(shí)內(nèi)壁影響散熱B．可以揉搓方便收集產(chǎn)品C．性質(zhì)穩(wěn)定
（5）氨基甲酸銨變質(zhì)后會(huì)轉(zhuǎn)化為碳酸氫銨．取1.173g變質(zhì)后的樣品，加入足量澄清石灰水，使樣品中碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過(guò)濾、洗滌、干燥得到沉淀1.500g．該樣品中氨基甲酸銨物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為79.8%．

Answer 1

分析 （1）三頸燒瓶?jī)?nèi)制備氨氣，反應(yīng)由液體與固體不加熱制備氨氣，可以是濃氨水與堿制備，由于氨基甲酸銨易水解，U型管內(nèi)氫氧化鈉干燥氨氣，在5中反應(yīng)得到氨基甲酸銨，6中稀硫酸進(jìn)行尾氣處理；
（2）若反應(yīng)初期觀察到裝置內(nèi)稀硫酸溶液中產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明有二氧化碳排出，通入氨氣的量不足；
（3）①氨基甲酸銨受熱分解成尿素CO（NH₂）₂，由原子守恒可知還生成水；
②氨基甲酸銨受熱易分解，采取減壓低溫烘干；
（4）有利于產(chǎn)品收集，氨基甲酸銨受熱易分解，且生成氨基甲酸銨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)；
（5）樣品中碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，根據(jù)碳原子守恒、混合物總質(zhì)量列方程計(jì)算．

解答 解：（1）三頸燒瓶?jī)?nèi)制備氨氣，反應(yīng)由液體與固體不加熱制備氨氣，可以是濃氨水與堿制備，由于氨基甲酸銨易水解，U型管內(nèi)氫氧化鈉干燥氨氣，在5中反應(yīng)得到氨基甲酸銨，6中稀硫酸進(jìn)行尾氣處理，
故答案為：濃氨水；U型管；干燥氨氣；
（2）若反應(yīng)初期觀察到裝置內(nèi)稀硫酸溶液中產(chǎn)生氣泡，說(shuō)明有二氧化碳排出，通入氨氣的量不足，應(yīng)該適當(dāng)加快產(chǎn)生氨氣的流速，
故答案為：加快；
（3）①氨基甲酸銨受熱分解成尿素CO（NH₂）₂，由原子守恒可知還生成水，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；
②氨基甲酸銨受熱易分解，采取減壓低溫烘干，即真空微熱烘于，
故答案為：D；
（4）用玻璃燒瓶做反應(yīng)器，內(nèi)壁容易形成致密堅(jiān)硬、粘附能力強(qiáng)的產(chǎn)物結(jié)晶體，不利于產(chǎn)品收集，不利于內(nèi)壁影響散熱，合成H₂NCOONH₄的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度過(guò)高不利于H₂NCOONH₄的生成，改用聚氯乙烯薄膜材料的反應(yīng)器，可以避免上述情況，
故選：AB；
（5）樣品中碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，碳酸鈣的物質(zhì)的量為$\frac{1.5g}{100g/mol}$=0.015mol，設(shè)氨基甲酸銨、碳酸氫銨的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，
根據(jù)碳原子守恒，則x+y=0.015
根據(jù)總質(zhì)量可知，則78x+79y=1.173
解得x=0.012，y=0.003
0.012mol×78g/mol=0.936g，
樣品中氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.936g}{1.173g}$×100%=79.8%，
故答案為：79.8%

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)、物質(zhì)的分離提純、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)、對(duì)信息的獲取與遷移應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算等，（5）中計(jì)算為易錯(cuò)點(diǎn)，關(guān)鍵是注意碳元素全部轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)與靈活應(yīng)用能力，題目難度中等．