Question

7．氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄）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)興趣小組用如下方法制備氨基甲酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（s）△H＜0．
請(qǐng)回答下列問題．
（1）實(shí)驗(yàn)室通常采用圖1裝置制取氨氣，所選擇的試劑是氯化銨和氫氧化鈣．
（2）制備氨基甲酸銨的裝置如圖2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（填操作名稱）過濾．為了得到干燥產(chǎn)品，應(yīng)采取的方法是（填寫選項(xiàng)序號(hào)）c．
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3所示，能否將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄（填“能”或“否”）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）．
（3）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49.68%．

Answer 1

分析 （1）裝置1是利用固體加熱制取氣體的裝置，實(shí)驗(yàn)室常利用氯化銨和氫氧化鈣加熱制取氨氣；
（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，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，將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，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；
（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)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）裝置1是利用固體加熱制取氣體的裝置，銨鹽和堿加熱生成氨氣，氫氧化鈣與氯化銨加熱反應(yīng)生成氯化鈣和氨氣、水，則實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的化學(xué)方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：氯化銨和氫氧化鈣；
（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：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；
故答案為：過濾；c；
③氨基甲酸銨易水解，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，但將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，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，所以不能將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，
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）；
（3）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$\frac{2.000g}{100g/mol}$=0.02mol，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，由碳元素守恒可知，
x+y=0.02 78x+79y=1.570g
解得x=0.01mol y=0.01mol
則樣品中氨基甲酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.01mol×78g/mol}{1.570g}$×100%≈49.68%，
故答案為：49.68%．

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．