Question

實(shí)驗(yàn)室制備氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）的反應(yīng)如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0，該反應(yīng)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(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)如圖1裝置制取氨基甲酸銨，實(shí)驗(yàn)步驟如圖：

步驟1：檢查裝置的氣密性．
步驟2：在相應(yīng)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(diào)節(jié)反應(yīng)速率，在反應(yīng)器中得到產(chǎn)品．
請(qǐng)回答問(wèn)題：
（1）和普通分液漏斗相比，恒壓滴液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是

 

；干燥管中盛放的藥品是

 

．
（2）該實(shí)驗(yàn)利用干冰升華產(chǎn)生CO₂氣體的優(yōu)點(diǎn)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(chǎn)品配成三份不同濃度的氨基甲酸銨溶液測(cè)定水解反應(yīng)速率，得到c（NH₂COO^-）隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖2所示．
①15℃反應(yīng)到12min時(shí)，氨基甲酸銨的轉(zhuǎn)化率為

 

．
②根據(jù)圖中信息，如何說(shuō)明該水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)的量或濃度隨時(shí)間的變化曲線

專(zhuān)題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）恒壓滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡內(nèi)外壓強(qiáng)，使氨水順利滴下；反應(yīng)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(zhì)，不需要干燥；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，干冰變?yōu)槎�氧化碳吸收熱量，有利于增大反�?yīng)物轉(zhuǎn)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(jìn)入反應(yīng)發(fā)生裝置；
（4）①根據(jù)曲線變化判斷15℃反應(yīng)到12min時(shí)氨基甲酸銨的轉(zhuǎn)化量，然后根據(jù)初始量計(jì)算出轉(zhuǎn)化率；
②由圖象數(shù)據(jù)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(lái)說(shuō)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(yīng)的發(fā)生，因此生成的氨氣必須進(jìn)行干燥，因?yàn)榘睔馐菈A性氣體，所以干燥氨氣應(yīng)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(yīng)制CO₂，則生成的CO₂必須進(jìn)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?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，提供低溫環(huán)境，可以提高轉(zhuǎn)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(yīng)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高了反應(yīng)產(chǎn)率；
（3）裝置C中稀硫酸用于吸收反應(yīng)剩余的氨氣，氨基甲酸銨容易水解，通過(guò)四氯化碳的稀硫酸混合液可防止空氣中水蒸氣加入反應(yīng)器，
故答案為：吸收氨氣，防止水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)器使產(chǎn)品水解；
（4）①15℃反應(yīng)到12min時(shí)，氨基甲酸銨的物質(zhì)的量為2.15mol，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)氨基甲酸銨的物質(zhì)的量為2.4mol，則氨基甲酸銨的轉(zhuǎn)化率為：

2.4mol-2.15mol

2.4mol

×100%≈10.4%，
故答案為：10.4%；
②根據(jù)圖中信息，25℃時(shí)反應(yīng)物的起始濃度比15.0℃時(shí)小，但0～6 min時(shí)的曲線斜率比15.0℃時(shí)的曲線斜率大，說(shuō)明25.0℃時(shí)反應(yīng)物氨基甲酸銨的平均速率比15.0℃時(shí)的平均速率大，由此可以推斷氨基甲酸銨水解反應(yīng)速率隨溫度升高而增大，
故答案為：25℃時(shí)反應(yīng)物的起始濃度比15.0℃時(shí)小，但0～6 min時(shí)的曲線斜率比15.0℃時(shí)的曲線斜率大．

點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)實(shí)驗(yàn)室制備氨基甲酸銨的原理，考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計(jì)，題目難度中等，為高考的高頻題，試題綜合性較強(qiáng)，知識(shí)點(diǎn)較全面，正確理解制備原理為解答關(guān)鍵，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>