Question

7．（Ⅰ）氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）的制備氨基甲酸銨是一種白色固體，易分解、易水解，難溶于CCl₄．可用做肥料．
制備氨基甲酸銨的裝置如圖1所示．反應的化學方程式如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．

注：四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質．
（1）發(fā)生器用冰水冷卻的原因是降低溫度，提高反應物轉化率（或降低溫度，防止因反應放熱造成產物分解）．
（2）液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡，調節(jié)NH₃與CO₂通入比例．
（3）從反應后的混合物中分離出產品的實驗方法是過濾（填寫操作名稱）．為了得到干燥產品，應采取的方法是C（填寫選項序號）．
a.80℃熱風下烘干        b.60℃熱風下烘干       c.40℃熱風下烘干
（4）尾氣處理裝置如圖2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器使氨基甲酸銨水解．
（5）取因部分變質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，使碳元素完全轉化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質量為1.000g．則樣品中氨基甲酸銨的物質的量分數(shù)為80%．（精確到2位小數(shù)，碳酸氫銨和氨基甲酸銨的相對分子質量分別為79和78）
（Ⅱ） FeSO₄•7H₂O晶體的制備
（6）已知：

金屬離子	開始沉淀的pH	沉淀完全的pH
Fe3+	1.1	3.2
Al3+	3.0	5.0
Fe2+	5.8	8.8

某研究性學習小組欲從硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出發(fā)，制備綠礬（FeSO₄•7H₂O），補充完整由硫鐵礦燒渣制備FeSO₄•7H₂O晶體的實驗步驟（可選用的試劑：鐵粉、稀硫酸和NaOH溶液）：
①向一定量燒渣中加入足量的稀硫酸充分反應，充分反應后過濾，
②向濾液中加入足量的鐵粉，
③過濾，濾液中滴加NaOH溶液調節(jié)反應液的pH約為5，過濾，
④將得到溶液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾，洗滌，低溫干燥，得到FeSO₄•7H₂O晶體．

Answer 1

分析 （1）此反應是可逆反應，正反應是放熱反應，結合平衡移動理論，為提高反應物的轉化率，需降溫促平衡正向進行，另外也要考慮產物的不穩(wěn)定性，降溫可避免產物分解；
（2）液體石蠟鼓泡瓶的主要作用是控制反應進行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比；
（3）生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，分離產品的實驗方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解；
（4）依據(jù)反應過程中的產物分析，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；
（5）碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品中，使碳元素完全轉化為碳酸鈣，依據(jù)碳元素守恒和混合物質量計算物質的量分數(shù)；
（6）由硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃ ）制備FeSO₄•7H₂O晶體，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事項．向燒渣中加入足量的稀硫酸，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃均會與硫酸反應，分別生成Fe₂（SO₄）₂和Al₂（SO₄）₂，SiO₂不反應，先過濾把SiO₂除去，然后向濾液中加入足量的鐵粉，將Fe³⁺轉化成Fe²⁺，根據(jù)金屬離子沉淀的pH值，然后通過滴加NaOH溶液調節(jié)pH至5.0把Al³⁺除去，過濾，即得到FeSO₄溶液，然后加熱蒸發(fā)濃縮，放在冰水中冷卻，冷卻結晶，之后過濾，洗滌，低溫烘干．

解答 解：（1）反應2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）+Q，是放熱反應，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物質轉化率，防止生成物溫度過高分解，
故答案為：降低溫度，提高反應物轉化率（或降低溫度，防止因反應放熱造成產物分解）；
（2）液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應進行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比，
故答案為：通過觀察氣泡，調節(jié)NH₃與CO₂通入比例；
（3）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，分離產品的實驗方法利用過濾得到，氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解、不能加熱烘干，應在真空40℃以下烘干，
故答案：過濾；c；
（4）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器使氨基甲酸銨水解；
（5）取因部分變質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，使碳元素完全轉化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質量為1.000g．物質的量為0.010mol，設樣品中氨基甲酸銨物質的量為x，碳酸氫銨物質的量為y，依據(jù)碳元素守恒得到；
x+y=0.01
78x+79y=0.7820
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.01\\;}\\{78x+79y=0.7820}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.008mol}\\{y=0.002mol}\end{array}\right.$，
則樣品中氨基甲酸銨的物質的量分數(shù)=$\frac{0.008mol}{0.01mol}$×100%=80%，
故答案為：80%；
（6）硫鐵礦燒渣（主要成分為Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃ ）制備FeSO₄•7H₂O晶體，向燒渣中加入足量的稀硫酸，F(xiàn)e₂O₃、Al₂O₃均會與硫酸反應，F(xiàn)e₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，：Al₂O₃+3H₂SO₄═Al₂（SO₄）₃+3H₂O，分別生成Fe₂（SO₄）₂和Al₂（SO₄）₂，SiO₂不反應，先過濾把SiO₂除去，然后向濾液中加入足量的鐵粉，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，將Fe³⁺轉化成Fe²⁺，根據(jù)金屬離子沉淀的pH值，然后通過滴加NaOH溶液調節(jié)pH至5.0把Al³⁺除去，過濾，即得到FeSO₄溶液，可加熱濃縮到飽和溶液，然后放在冰水中冷卻，冷卻結晶，之后過濾，洗滌，低溫烘干，
故答案為：向濾液中加入足量的鐵粉；過濾，濾液中滴加NaOH溶液調節(jié)反應液的pH約為5，過濾．

點評 本題考查了物質制備實驗的設計應用，主要是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計，有關混合物的計算，題目難度中等．