Question

某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)如圖所示裝置制取氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）

合成反應(yīng)如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0
氨基酸的有關(guān)信息如下：

常溫下狀態(tài)	溶解性	穩(wěn)定性
白色固體	易溶于水和乙醇，難溶于CCl4	在干燥空氣中穩(wěn)定，在濕空氣中放出氨轉(zhuǎn)化為NH4HC03，59時(shí)分解為NH3和CO2

實(shí)驗(yàn)步驟如下：取10.7gNH4Cl固體，與足量消石灰混合加入A裝置的大試管中，加熱，產(chǎn)生的氣體依次通過B、C后與二氧化碳一起通入三頸燒瓶內(nèi)的四氯化碳中，并不斷攪拌，當(dāng)B中不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)停止制備；反應(yīng)粗產(chǎn)物經(jīng)分離干燥稱量得6.4g氨基甲酸銨．
（1）寫出A裝置試管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：

 

．
（2）三頸燒瓶用冰水冷卻的原因是

 

．
（3）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持通入氨氣和CO₂的體積比接近2：1最佳，推測E裝置的兩個(gè)作用

 

、

 

．
（4）從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法時(shí)

 

（填寫操作名稱）．
（5）通常采用真空低溫干燥的方法得到干燥產(chǎn)品，干燥時(shí)主要為了除去

 

．
（6）尾氣處理的罪恰當(dāng)方法是

 

（填寫選項(xiàng)序號）．
a．用NaOH溶液吸收  b．用堿石灰吸收  c．用稀硫酸吸收  d．依次通過濃硫酸和稀硫酸
（7）本實(shí)驗(yàn)中氨基甲酸銨的產(chǎn)率為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）A裝置是利用加熱試管中固體氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣；
（2）反應(yīng)是放熱反應(yīng)降溫平衡正向進(jìn)行；
（3）裝置E的主要作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比，吸收剩余氨氣；
（4）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，
（5）氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解，真空低溫干燥的方法得到干燥產(chǎn)品主要除去四氯化碳；
（6）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，不能通過氫氧化鈉、稀硫酸溶液吸收，防止氣體吸收發(fā)生倒吸，堿石灰不能吸收氨氣；
（7）依據(jù)氮元素守恒計(jì)算理論產(chǎn)量，產(chǎn)率=

實(shí)際量

理論量

×100%；

解答： 解：（1）A裝置是利用加熱試管中固體氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O；
故答案為：2NH₄Cl+Ca（OH）₂

△   .

CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O； 
（2）反應(yīng)2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）+Q，是放熱反應(yīng)，降溫平衡正向進(jìn)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，提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率；
（3）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保持通入氨氣和CO₂的體積比接近2：1最佳，E裝置的兩個(gè)作用，控制氣體流速和原料氣體的配比，干燥二氧化碳?xì)怏w；
故答案為：干燥二氧化碳?xì)怏w，通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)CO₂通入比例；
（4）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；
故答案為：過濾；
（5）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，除去四氯化碳；
故答案：四氯化碳；
（6）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，不能通過氫氧化鈉、稀硫酸溶液吸收，防止氣體吸收發(fā)生倒吸，堿石灰不能吸收氨氣，故選d；
故答案為：d；
（7）取10.7gNH₄Cl固體，與足量消石灰混合加入A裝置的大試管中，加熱，產(chǎn)生的氣體依次通過B、C后與二氧化碳一起通入三頸燒瓶內(nèi)的四氯化碳中，并不斷攪拌，當(dāng)B中不再有氣泡產(chǎn)生時(shí)停止制備；反應(yīng)粗產(chǎn)物經(jīng)分離干燥稱量得6.4g氨基甲酸銨，依據(jù)元素守恒計(jì)算理論生成量，
     2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0
          2                     1

10.7g

53.5g/mol

=0.2mol          0.1mol
氨基甲酸銨的產(chǎn)率=

6.4g

0.1mol×78g/mol

×100%=82.05%；
故答案為：82.05%；

點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，主要是氨氣的制備方法，氨基甲酸的制備實(shí)驗(yàn)裝置分析判斷，實(shí)驗(yàn)基本操作，混合物分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有關(guān)混合物的計(jì)算，題目難度中等．