Question

11．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)興趣小組模擬工業(yè)原理制備氨基甲酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
2NH₃（g）+CO₂（g）═NH₂COONH₄（s）△H＜0
（1）如用圖裝置A制取氨氣，你所選擇的試劑是濃氨水與氫氧化鈉固體（CaO、堿石灰）等．
（2）制備氨基甲酸銨的裝置B如圖所示，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：降溫提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、防止產(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，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C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．
（3）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品11.73g，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15.00g．則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為80%．

Answer 1

分析 本題是探究模擬工業(yè)原理制備氨基甲酸銨，涉及利用濃氨水與氫氧化鈉固體制備氨氣，再將氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中，不斷攪拌混合生成氨基甲酸銨，因反應(yīng)是放熱反應(yīng)，為了防止產(chǎn)物因溫度高分解及提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，選擇利用冰水進(jìn)行水浴降溫，另外還涉及到產(chǎn)品的提純及尾氣的處理；
（1）裝置1是利用分液漏斗滴入液體溶解錐形瓶中的固體，利用溶解放熱使氨水分解生成氨氣；
（2）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)降溫平衡正向進(jìn)行，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，利用過濾得到的氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解，應(yīng)選擇低溫干燥；
③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；
（3）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)的量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）把濃氨水滴入到固體氧化鈣或氫氧化鈉，在溶解過程中放熱使?jié)獍彼�分解生成氨氣，故答案為：濃氨水與氫氧化鈉固體（CaO、堿石灰）等；
（2）①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，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：降溫提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、防止產(chǎn)物分解；通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例；
②生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，利用過濾得到的氨基甲酸銨（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，故答案為：c；
③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(shí)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；
（3）取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品11.73g，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15.00g，碳酸鈣的物質(zhì)的量為0.15mol，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=0.15
78x+79y=11.73
解得x=0.12mol
y=0.03mol
則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.12mol×78g/mol}{11.73g}$×100%=80%，故答案為：80%．

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．