Question

實驗室制備氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）的反應如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0，該反應在干燥條件下僅生成氨基甲酸銨，若有水存在氨基甲酸銨則發(fā)生水解．某學習小組設計如圖1裝置制取氨基甲酸銨，實驗步驟如圖：

步驟1：檢查裝置的氣密性．
步驟2：在相應儀器中裝入藥品，其中在三頸燒瓶中加入足量的氫氧化鈉固體，恒壓滴液漏斗中裝入濃氨水．
步驟3：滴加濃氨水并攪拌，調節(jié)反應速率，在反應器中得到產品．
請回答問題：
（1）和普通分液漏斗相比，恒壓滴液漏斗的優(yōu)點是

 

；干燥管中盛放的藥品是

 

．
（2）該實驗利用干冰升華產生CO₂氣體的優(yōu)點有

 

．
（3）裝置C中CCl₄的作用是

 

．
（4）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃?H₂O．該小組用制取的產品配成三份不同濃度的氨基甲酸銨溶液測定水解反應速率，得到c（NH₂COO^-）隨時間變化趨勢如圖2所示．
①15℃反應到12min時，氨基甲酸銨的轉化率為

 

．
②根據圖中信息，如何說明該水解反應速率隨溫度升高而增大

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,物質的量或濃度隨時間的變化曲線

專題：實驗設計題

分析：（1）恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內外壓強，使氨水順利滴下；反應物氨氣必須是干燥的，需要用堿性干燥劑干燥，如堿石灰、固體氫氧化鈉或氧化鈣等；
（2）干冰制取的二氧化碳中不含雜質，不需要干燥；該反應為放熱反應，干冰變?yōu)槎�氧化碳吸收熱量，有利于增大反應物轉化率；
（3）氨氣有毒，需要吸收氨氣，“若有水存在氨基甲酸銨則發(fā)生水解”，則用盛有四氯化碳的裝置C防止水分進入反應發(fā)生裝置；
（4）①根據曲線變化判斷15℃反應到12min時氨基甲酸銨的轉化量，然后根據初始量計算出轉化率；
②由圖象數據可以得出，用不同初始濃度，不同溫度下的平均速率的大小來說明．

解答： 解：（1）和普通分液漏斗相比，恒壓滴液漏斗上部和三頸燒瓶氣壓相通，可以保證恒壓滴液漏斗中的液體順利滴下，所以將普通分液漏斗改為恒壓滴液漏斗；
由于制備氨基甲酸銨的原料氨氣必須是干燥的，以防止副反應的發(fā)生，因此生成的氨氣必須進行干燥，因為氨氣是堿性氣體，所以干燥氨氣應該用氧化鈣或堿石灰，
故答案為：恒壓滴液漏斗上部和三頸燒瓶氣壓相通，可以保證恒壓滴液漏斗中的液體順利滴下；氧化鈣或堿石灰；
（2）碳酸鹽和酸反應制CO₂，則生成的CO₂必須進行凈化和干燥處理，而直接利用干冰制備CO₂，不需要干燥；又因為該反應是放熱反應，提供低溫環(huán)境，可以提高轉化率，
故答案為：干冰升華吸收熱量，提供低溫環(huán)境使氨基甲酸銨的合成反應向正反應方向移動，提高了反應產率；
（3）裝置C中稀硫酸用于吸收反應剩余的氨氣，氨基甲酸銨容易水解，通過四氯化碳的稀硫酸混合液可防止空氣中水蒸氣加入反應器，
故答案為：吸收氨氣，防止水蒸氣進入反應器使產品水解；
（4）①15℃反應到12min時，氨基甲酸銨的物質的量為2.15mol，反應開始時氨基甲酸銨的物質的量為2.4mol，則氨基甲酸銨的轉化率為：

2.4mol-2.15mol

2.4mol

×100%≈10.4%，
故答案為：10.4%；
②根據圖中信息，25℃時反應物的起始濃度比15.0℃時小，但0～6 min時的曲線斜率比15.0℃時的曲線斜率大，說明25.0℃時反應物氨基甲酸銨的平均速率比15.0℃時的平均速率大，由此可以推斷氨基甲酸銨水解反應速率隨溫度升高而增大，
故答案為：25℃時反應物的起始濃度比15.0℃時小，但0～6 min時的曲線斜率比15.0℃時的曲線斜率大．

點評：本題通過實驗室制備氨基甲酸銨的原理，考查了物質制備方案的設計，題目難度中等，為高考的高頻題，試題綜合性較強，知識點較全面，正確理解制備原理為解答關鍵，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．