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)品的實驗方法是過濾（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溶劑里通過加熱制得氨基甲酸銨的制備實驗方案的設(shè)計，題中涉及到氨氣的實驗室制備、反應(yīng)器溫度的控制、二氧化碳氣流的控制以及反應(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)品的實驗方法利用過濾得到；
（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)品的實驗方法利用過濾得到，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．

點評 本題考查了物質(zhì)制備實驗的設(shè)計應(yīng)用，主要是氨氣的制備方法，氨基甲酸的制備實驗裝置分析判斷，實驗基本操作，混合物分離的實驗設(shè)計，有關(guān)混合物的計算，題目難度中等．