Question

12．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)興趣小組用模擬制備氨基
甲酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0
（1）如用如圖1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）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制備氨基甲酸銨時(shí)溫度不能高，該實(shí)驗(yàn)中控溫措施有哪些攪拌、冰水浴、控制通入氣體流速．
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尾氣處理裝置如右圖所示．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(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0.782 0g，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(cè)得質(zhì)量為1.000g．則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為80.00%．
[M_r（NH₂COONH₄）=78、M_r（NH₄HCO₃）=79、M_r（CaCO₃）=100]
（4）以NH₃和CO₂為原料在工業(yè)上生產(chǎn)尿素的原理是：2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）（I）+H₂O（I），該反應(yīng)的平衡常數(shù)和溫度關(guān)系如下：

T/℃	165	175	185	195
K	111.9	74.1	50.6	34.8

①焓變△H＜0（填“＞”、“＜”或“=”）．
②在一定溫度和壓強(qiáng)下，若原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比（氨碳比），
如圖4是氨碳比（x），$\frac{n（N{H}_{3}）}{n（C{O}_{2}）}$=x與CO₂平衡轉(zhuǎn)化率（a）的關(guān)系．
a隨著x增大而增大的原因是NH₃的量增大，平衡正向移動(dòng)，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率．，圖中A點(diǎn)處NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為42%．

Answer 1

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根據(jù)“氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）易分解、易水解”可知需要控制反應(yīng)溫度，結(jié)合圖示操作判斷采取的措施；
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)方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解； 
③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；
（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)碳元素守恒和混合物質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；
（4）①依據(jù)平衡常數(shù)隨溫度變化分析判斷反應(yīng)吸熱放熱；
②增大反應(yīng)物濃度，平衡正向進(jìn)行；依據(jù)x含義和圖象數(shù)據(jù)分析結(jié)合化學(xué)方程式換算氨氣轉(zhuǎn)化率．

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�?br />故答案為：濃氨水與生石灰或氫氧化鈉固體等； 
（2）①氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）易分解、易水解，所以反應(yīng)溫度不宜過高，可以通過攪拌、冰水浴、控制通入氣體流速等方法控制反應(yīng)的溫度，
故答案為：攪拌、冰水浴、控制通入氣體流速；
②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(shí)驗(yàn)方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解、不能加熱烘干，應(yīng)在真空40℃以下烘干，
故答案：過濾；c；
③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(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：防止倒吸；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(cè)得質(zhì)量為1.000g，碳酸鈣的物質(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)碳元素守恒可得：x+y=0.01   
根據(jù)樣品總質(zhì)量可得：78x+79y=0.7820，
解得：x=0.008mol，y=0.002mol，
則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.008mol}{0.01mol}$×100%=80.00%，
故答案為：80.00%；
（4）①平衡常數(shù)隨溫度升高減小，說明升高溫度，平衡向著逆向移動(dòng)，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則△H＜0，故答案為：＜； 
②根據(jù)可逆反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）可知，增大氨氣濃度平衡向著正向進(jìn)行，則二氧化碳轉(zhuǎn)化率增大；
A點(diǎn)處x=3，原料氣中的NH₃和CO₂的物質(zhì)的量之比為3，二氧化碳轉(zhuǎn)化率為63%，假設(shè)氨氣為3mol，二氧化碳為1mol，則反應(yīng)的二氧化碳為0.63mol，依據(jù)化學(xué)方程式2NH₃（g）+CO₂（g）?CO（NH₂）₂（l）+H₂O（l）反應(yīng)的氨氣為1.26mol，
NH₃的平衡轉(zhuǎn)化率為：$\frac{1.26mol}{3}$×100%=42%，
故答案為：NH₃的量增大，平衡正向移動(dòng)，則增大CO₂的轉(zhuǎn)化率；42%．

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、化學(xué)平衡的計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，試題知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力；注意掌握物質(zhì)的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的原則及化學(xué)平衡的計(jì)算方法．