Question

1．氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解，易吸水，溶于水后與水反應(yīng)生成碳酸氫銨和一水合氨：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．可用作肥料、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)的方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．

（1）如圖1所示裝置制取氨氣，你所選擇的試劑是???濃氨水與氫氧化鈉固體（CaO、堿石灰）??????????．
（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降低溫度，促平衡正向移動(dòng)，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(guò)觀察氣泡，調(diào)節(jié)NH₃與CO₂的通入比例．
②從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法是過(guò)濾（填寫操作名稱）．  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3所示．
濃硫酸的作用：吸收多余的氨氣、防止空氣中的水蒸氣進(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1.1730g，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(guò)濾、洗滌、干燥，測(cè)得質(zhì)量為1.500g．則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為80%．
[Mr（NH₂COONH₄）=78，Mr（NH₄HCO₃）=79，Mr（CaCO₃）=100]．

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(guò)加熱制得氨基甲酸銨的制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，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）①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(dòng)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；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(guò)濾得到； 得到的產(chǎn)品需要干燥，可結(jié)合穩(wěn)定性考慮采取的方法；
③依據(jù)反應(yīng)過(guò)程中的產(chǎn)物分析，不能把污染性的氣體排放到空氣中，另外還可以結(jié)合濃硫酸的吸水性和產(chǎn)品易水解考慮；
（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)碳原子守恒和混合物質(zhì)量計(jì)算出二者的物質(zhì)的量，再計(jì)算出物質(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(guò)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）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(guò)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：降低溫度，促平衡正向移動(dòng)，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(guò)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，分離產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法利用過(guò)濾得到，為防止產(chǎn)品分解和被氧化，采用真空40℃以下烘干，
故答案為：過(guò)濾；c；
③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：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1.1730g，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(guò)濾、洗滌、干燥，測(cè)得質(zhì)量為1.500g，碳酸鈣物質(zhì)的量為$\frac{1.500g}{100g/mol}$=0.015mol，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=0.015  78x+79y=1.1730
解得x=0.012mol    y=0.003mol
則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.012mol}{0.012mol+0.03mol}×100%$=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．