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15.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.某化學興趣小組用模擬制備氨基甲酸銨,反應的化學方程式如下:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)△H<0
(1)制備氨基甲酸銨的裝置如圖1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. 當懸浮物較多時,停止制備.

注:四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質.
①發生器用冰水冷卻的原因是此反應為放熱反應,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),液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡,調節NH3與CO2通入比例;
②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.常壓加熱烘干    b.高壓加熱烘干    c.真空40℃以下烘干
③尾氣處理裝置如圖2所示,能否將濃H2SO4改為稀H2SO4否(填“能”或“否”),理由是濃硫酸可以防止水蒸氣進入反應容器使氨基甲酸銨水解(或者稀硫酸中水蒸氣可能進入反應容器導致氨基甲酸銨水解);
(2)取因部分變質而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品1.570g,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2.000g.則樣品中氨基甲酸銨的質量分數為79.5%.[Mr(NH2COONH4)=78、Mr(NH4HCO3)=79、Mr(CaCO3)=100].

分析 本題是利用氨氣和二氧化碳在四氯化碳有機溶劑里通過加熱制得氨基甲酸銨的制備實驗方案的設計,題中涉及到氨氣的實驗室制備、反應器溫度的控制、二氧化碳氣流的控制以及反應混合物的分離與提純,以及產品純度分析.
(1)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定性,降溫可避免產物分解;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;
②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;
③氨基甲酸銨易水解,稀硫酸無吸水性,濃硫酸具有吸水性,防止水蒸氣進入反應容器使氨基甲酸銨水解;
(2)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,依據碳元素守恒和混合物質量計算物質的質量分數.

解答 解:(1)①反應2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)△H<0是放熱反應,降溫平衡正向進行,溫度升高;發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,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:此反應為放熱反應,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);通過觀察氣泡,調節NH3與CO2通入比例;
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;
③氨基甲酸銨易水解,濃硫酸具有吸水性,濃硫酸起到吸收多余的氨氣的同時,能防止空氣中水蒸氣進入反應器使氨基甲酸銨水解,稀硫酸雖能吸收氨氣,但不能吸水,
故答案為:否;濃硫酸可以防止水蒸氣進入反應容器使氨基甲酸銨水解(或者稀硫酸中水蒸氣可能進入反應容器導致氨基甲酸銨水解);
(2)取因部分變質而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品1.570g,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2.000g,物質的量為0.020mol,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,依據碳元素守恒得到;
x+y=0.02;78x+79y=1.570       解得x=0.016mol    y=0.004mol
則樣品中氨基甲酸銨的物質的量分數=$\frac{0.016mol×78g/mol}{1.570g}$×100%≈79.5%,
故答案為:79.5%.

點評 本題考查了物質制備實驗的設計應用,主要是氨氣的制備方法,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.

練習冊系列答案
相關習題

科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

8.甲烷與氧氣的質量比為1:4時極易爆炸,若參與爆炸的甲烷在標準狀況下的體積是3.36L,用NA表示阿伏加德羅常數的值,則該爆炸中轉移的電子數是(  )
A.0.15NAB.0.6NAC.1.2NAD.2.4NA

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

6.正丁醚常用作有機反應的溶劑.實驗室制備正丁醚的反應和主要實驗裝置如下:2CH3CH2CH2CH2OH$→_{△}^{濃硫酸}$CH3CH2CH2CH22O,反應物和產物的相關數據如下表:
相對分子質量沸點/℃密度/(g/cm3水中的溶解性
正丁醇74117.20.8109微溶
正丁醚130142.00.7704幾乎不溶
①將6mL濃硫酸和37g正丁醇,按一定順序添加到A中,并加幾粒沸石.
②加熱A中反應液,迅速升溫至135℃,維持反應一段時間.
③分離提純:待A中液體冷卻后將其緩慢倒入盛有70mL水的溫度分液漏斗中,振搖后靜置,分液得粗產物.
④粗產物依次用40mL水、20mL NaOH溶液和40mL水洗滌,分液后加入約3g無水氯化鈣顆粒,靜置一段時間后棄去氯化鈣.
⑤將上述處理過的粗產物進行蒸餾,收集餾分,得純凈正丁醚11g.請回答:
(1)步驟①中濃硫酸和正丁醇的添加順序為:應先加正丁醇.
(2)加熱A前,需先從b(填“a”或“b”)口向B中通入水.
(3)步驟③的目的是初步洗去濃H2SO4,振搖后靜置,粗產物應上(填“上”或“下”)口倒出.
(4)步驟④中最后一次水洗的目的為洗去有機層中殘留的NaOH及中和反應生成的鹽Na2SO4
(5)步驟⑤中,加熱蒸餾時應收集D(填選項字母)左右的餾分.
A.100℃B.117℃C.135℃D.142℃
(6)反應過程中會觀察到分水器中收集到液體物質,且分為上下兩層,隨著反應的進行,分水器中液體逐漸增多至充滿時,上層液體會從左側支管自動流回A.分水器中上層液體的主要成分為正丁醇,下層液體的主要成分為水.
(7)本實驗中,正丁醚的產率為34%(精確到1%).

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科目:高中化學 來源: 題型:計算題

3.堿式碳酸鈉鋁[NaaAlb(OH)c(CO3d]可用作阻燃劑、抗酸劑等.其制備方法是:控制溫度、pH,向NaHCO3稀溶液中加入Al(OH)3,并攪拌,充分反應后過濾、洗滌、干燥,得堿式碳酸鈉鋁.
(1)堿式碳酸鈉鋁[NaaAlb(OH)c(CO3d]中a、b、c、d之間的關系為a+3b=c+2d.
(2)堿式碳酸鈉鋁作為阻燃劑的可能原因:①在分解過程中大量吸熱;②本身及產物無毒且不可燃;③產生阻燃性氣體CO2、H2O.
(3)若pH過高,則對產品的影響是pH過高會使堿式碳酸鈉鋁轉化為NaAlO2
(4)為確定堿式碳酸鈉鋁的組成,進行如下實驗:
①準確稱取2.880g樣品用足量稀硝酸溶解,得到CO2 0.448L(已換算成標準狀況下),并測得溶液中含有0.02mol Al3+
②加熱至340℃以上時樣品迅速分解,得到金屬氧化物、CO2和H2O.當樣品分解完全時,樣品的固體殘留率(固體樣品的剩余質量/固體樣品的起始質量×100%)為56.9%,根據以上實驗數據確定堿式碳酸鈉鋁的組成(寫出計算過程).

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

10.某化學興趣小組用含有鋁、鐵、銅的合金制取純凈的氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體,以探索工業廢料的再利用.其實驗方案如下:

回答下列問題:
(1)寫出合金與燒堿溶液反應的離子方程式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑,有人認為合金與燒堿溶液形成了原電池,則作為原電池負極的物質是Al.
(2)由濾液A制AlCl3溶液的途徑有①和②兩種,你認為合理的是途徑②.由AlCl3溶液獲得AlCl3晶體的方法是將溶液低溫蒸發濃縮過濾,所得固體在氯化氫的氛圍里蒸干.
(3)用粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬,與途徑③相比,途徑④明顯具有的兩個優點是:產生等量膽礬途徑④消耗硫酸少、途徑④不會產生污染大氣的氣體.
(4)通過途徑④實現用粗制氧化銅制取膽礬,必須進行的實驗操作步驟:酸溶、加熱通氧氣、過濾、加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、自然干燥.其中“加熱通氧氣”所起的作用為2Cu+O2+4H+=2Cu2++2H2O(用離子方程式表示).
(5)在測定所得膽礬(CuSO4•xH2O)中結晶水x值的實驗過程中:稱量操作至少進行4次.若測定結果x值偏高,可能的原因是aef.
a.加熱溫度過高              b.膽礬晶體的顆粒較大
c.加熱后放在空氣中冷卻      d.膽礬晶體部分風化
e.加熱時膽礬晶體飛濺出來    f.所用坩堝事先未干燥(潮濕)

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科目:高中化學 來源: 題型:解答題

20.已知:ICl的熔點為13.90C,沸點為97.40C,易水解,ICl3的熔點為1110C,它們能發生反應:(圖中夾持裝置略去)
ICl(l)+Cl2(g)═ICl3(l)

(1)裝置A中發生反應的化學方程式是KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O.
(2)裝置B的作用是除去氯氣中的氯化氫.不能用裝置F代替裝置E,理由裝置F中的水蒸氣會進入裝置D中,使ICl水解.
(3)所制得的ICl中溶有少量ICl3雜質,提純的方法是C (填標號).
A.過濾B.蒸發結晶C.蒸餾       D.分液
(4)用ICl的冰醋酸溶液測定某油脂的不飽和度.進行如下兩個實驗,實驗過程中有關反應為:

②ICl+KI═I2+KCl
③I2+2Na2S2O3═2NaI+Na2S4O6
實驗1:將5.00g該油脂樣品溶于四氯化碳后形成100mL溶液,從中取出十分之一,加入20mL某ICl的冰醋酸溶液(過量),充分反應后,加入足量KI溶液,生成的碘單質用a mol.L-1的Na2S2O3 標準溶液滴定.經平行實驗,測得消耗的Na2S2O3溶液的平均體積為V1mL.
實驗2(空白實驗):不加油脂樣品,其它操作步驟、所用試劑及用量與實驗1完全相同,測得消耗的Na2S2O3溶液的平均體積為V2mL.
①滴定過程中可用淀粉溶液 作指示劑.
②滴定過程中需要不斷振蕩,否則會導致V1偏小 (填“偏大”或“偏小).
③5.00g該油脂樣品所消耗的ICl的物質的量為5a(V2-V1)×10-3mol.由此數據經換算即可求得該油脂的不飽和度.

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

7.已知X+Y═M+N為放熱反應.下列關于該反應的說法中,正確的是(  )
A.Y的能量一定高于N
B.X、Y的能量總和高于M、N的能量總和
C.因為該反應為放熱反應,故不必加熱就可發生
D.斷裂X、Y的化學鍵所吸收的能量高于形成M、N的化學鍵所放出的能量

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科目:高中化學 來源: 題型:選擇題

4.下列推斷合理的是(  )
A.濃H2SO4有強氧化性,常溫下能與Cu發生劇烈反應
B.金剛石是自然界中硬度最大的物質,不可能與氧氣發生反應
C.明礬[KAl(SO42•12H2O]在水中能形成Al(OH)3膠體,可用作凈水劑
D.將SO2通入品紅溶液中,溶液褪色后加熱恢復原色;將SO2通入溴水,溴水褪色后加熱也能恢復原色

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科目:高中化學 來源: 題型:推斷題

5.有機物A、B、C、D、E、F、G、H相互轉化關系如圖所示.5.2g F能與100mL 1mol/L NaOH溶液恰好完全中和,0.1molF還能與足量NaHCO3反應在標準狀況下放出4.48LCO2.D的分子式為C3H3O2Na,E的分子中含有羧基.
(1)寫出物質C中的官能團的名稱:溴原子、羥基;
(2)寫出物質F、H的結構簡式;
FHOOCCH2COOH、H
(3)寫出反應④的化學反應類型:④取代(水解)反應;
(4)寫出變化①的化學方程式BrCH2CH2COOH+2NaOH$→_{△}^{C_{2}H_{5}OH}$CH2=CHCOONa+NaBr+2H2O
(5)寫出相對分子質量比B大14,且與B具有相同官能團的所有物質的結構簡式(不考慮立體異構).CH2=CHCH2COOH或CH3CH=CHCOOH或CH2=C(CH3)COOH.

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同步練習冊答案
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