Question

7．氨基甲酸銨（H₂NCOONH₄）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．某化學興趣小組用如下方法制備氨基甲酸銨，反應的化學方程式為2NH₃（g）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（s）△H＜0．
請回答下列問題．
（1）實驗室通常采用圖1裝置制取氨氣，所選擇的試劑是氯化銨和氫氧化鈣．
（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（填操作名稱）過濾．為了得到干燥產品，應采取的方法是（填寫選項序號）c．
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3所示，能否將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄（填“能”或“否”）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）．
（3）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49.68%．

Answer 1

分析 （1）裝置1是利用固體加熱制取氣體的裝置，實驗室常利用氯化銨和氫氧化鈣加熱制取氨氣；
（2）①反應是放熱反應降溫平衡正向進行；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，將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，稀硫酸中水蒸氣可能進入反應容器導致氨基甲酸銨水解；
（3）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）裝置1是利用固體加熱制取氣體的裝置，銨鹽和堿加熱生成氨氣，氫氧化鈣與氯化銨加熱反應生成氯化鈣和氨氣、水，則實驗室制取氨氣的化學方程式為：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：氯化銨和氫氧化鈣；
（2）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；
故答案為：過濾；c；
③氨基甲酸銨易水解，濃硫酸可以防止水蒸氣進入反應容器使氨基甲酸銨水解，但將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，稀硫酸中水蒸氣可能進入反應容器導致氨基甲酸銨水解，所以不能將濃H₂SO₄改為稀H₂SO₄，
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）；
（3）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$\frac{2.000g}{100g/mol}$=0.02mol，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，由碳元素守恒可知，
x+y=0.02 78x+79y=1.570g
解得x=0.01mol y=0.01mol
則樣品中氨基甲酸銨的質量分數=$\frac{0.01mol×78g/mol}{1.570g}$×100%≈49.68%，
故答案為：49.68%．

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．