Question

1．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．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，停止制備．

注：四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質(zhì)．
（1）如用圖2裝置制取氨氣，你所選擇的試劑是濃氨水與生石灰或氫氧化鈉固體等．
（2）發(fā)生器用冰水冷卻的原因是降低溫度，促平衡正向移動，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）．
（3）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，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）．
（4）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．
（5）取因部分變質(zhì)的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1.00g．則樣品中氨基甲酸銨與碳酸氫銨的物質(zhì)的量之比為4：1．

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，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）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）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；
（3）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；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；
（4）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，另外還可以結(jié)合濃硫酸的吸水性和產(chǎn)品易水解考慮；
（5）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)碳原子守恒和混合物質(zhì)量計算出二者的物質(zhì)的量，再計算出它們的物質(zhì)的量比值．

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：濃氨水與生石灰或氫氧化鈉固體等； 
（2）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，促平衡正向移動，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）；
（3）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，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，故答案為：通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂通入比例；過濾；
（4）氨氣易溶于水或酸溶液，容易產(chǎn)物倒吸現(xiàn)象，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；
（5）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，碳酸鈣物質(zhì)的量為$\frac{1.000g}{100g/mol}$=0.010mol，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=0.01   78x+79y=0.7820
解得x=0.008mol    y=0.002mol
則樣品中氨基甲酸銨與碳酸氫銨的物質(zhì)的量之比為$\frac{0.008mol}{0.002mol}$=4：1，故答案為：4：1．

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．