Question

8．氨基甲酸銨（H₂N-COONH₄）是一種用途廣泛的化工原料．某研究性學習小組設計如下所示裝置，用于合成少量氨基甲酸銨．

有關氨基甲酸銨的資料如下：
①常溫下，在干燥的空氣中穩(wěn)定，遇水或潮濕空氣則生成碳酸銨或碳酸氫銨
②熔點58℃，59℃時則可分解成NH₃和CO₂氣體
③在密封管內加熱至120～140℃時失水生成尿素[CO（NH₂）₂]
④在酸性溶液中迅速分解
⑤合成氨基甲酸銨的反應原理為2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂N-COONH₄（s）
請回答下列問題：
（1）儀器A的名稱是干燥管；B中盛放的藥品是堿石灰
（2）寫出石灰石與鹽酸反應的離子方程式：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
（3）寫出氨基甲酸銨在密封管內加熱至120～140℃生成尿素的化學反應方程式：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O
（4）合成氨基甲酸銨的反應在一定條件下能自發(fā)進行，該反應的反應熱△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）有同學建議該CO₂發(fā)生裝置直接改用“干冰”，你認為他的改進有何優(yōu)點：無需干燥裝置簡單，低溫環(huán)境提高產率
（6）該實驗裝置中明顯導致實驗失敗的隱患有反應器連接導管過細易造成堵塞；水蒸氣可進入反應器使產品不純；CO₂發(fā)生器中揮發(fā)出的HCl未經處理進入反應器，會導致實驗失敗．

Answer 1

分析 濃氨水在氫氧化鈉作用下生成氨氣，氨氣在B中可用堿石灰干燥，濃鹽酸和石灰石反應生成二氧化碳，用濃硫酸干燥，在反應器中，一定條件下反應生成H₂N-COONH₄，稀硫酸用于吸收氨氣，防止污染環(huán)境．
（1）依據圖形和作用分析儀器B為干燥管（球形干燥管），由連接的A制備氨氣可知，干燥管B中盛裝的是堿石灰；
（2）石灰石與鹽酸反應生成二氧化碳和水；
（3）對比氨基甲酸銨的結構簡式與尿素的結構簡式可寫出反應方程式；
（4）反應在一定條件下能自發(fā)進行，則△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必須小于0；
（5）使用干冰代替CO₂發(fā)生裝置的優(yōu)點有很多，如省去了復雜儀器的連接，使得裝置較為簡單，易于操作；由（3）可知合成氨基甲酸銨的反應為放熱反應，故干冰創(chuàng)造的低溫環(huán)境有利于氨基甲酸銨的生成；不用對干冰進行干燥處理；
（6）導管過細有可能導致堵塞現(xiàn)象發(fā)生；用鹽酸制備的二氧化碳氣體中混有的HCl消耗氨氣；稀硫酸、水蒸氣進入反應器使產品不純等．

解答 解：（1）儀器B為干燥管（球形干燥管），由連接的A制備氨氣可知，干燥管B中盛裝的是堿石灰，用來干燥氨氣，
故答案為：干燥管；堿石灰；
（2）石灰石與鹽酸反應生成二氧化碳和水，反應的離子方程式為CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案為：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）對比氨基甲酸銨的結構簡式與尿素的結構簡式，依據原子守恒得到氨基甲酸銨在密封管內加熱至120℃-140℃生成尿素的反應方程式為：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案為：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O；
（4）反應在一定條件下能自發(fā)進行，則△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必須小于0，△H＜0，
故答案為：＜；
（5）干冰代替CO₂發(fā)生裝置的優(yōu)點有很多，如省去了復雜儀器的連接，使得裝置較為簡單，易于操作，無需干燥，裝置簡單；由（3）可知合成氨基甲酸銨的反應為放熱反應，故干冰創(chuàng)造的低溫環(huán)境有利于氨基甲酸銨的生成，不用對干冰進行干燥處理，低溫環(huán)境提高產率，
故答案為：無需干燥裝置簡單，低溫環(huán)境提高產率；
（6）從實驗裝置可以看出導管過細，有可能導致堵塞現(xiàn)象發(fā)生；用鹽酸制備的二氧化碳氣體中混有的HCl消耗氨氣；稀硫酸、水蒸氣進入反應器使產品不純等，
故答案為：反應器連接導管過細易造成堵塞；水蒸氣可進入反應器使產品不純；CO₂發(fā)生器中揮發(fā)出的HCl未經處理進入反應器，會導致實驗失�。�

點評 本題考查物質的制備，為高考常見題型，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，注意把握物質的性質以及實驗的原理和操作方法，難度中等．