Question

10．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．某小組模擬制備氨基甲酸銨的反應為：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．（溫度對反應的影響比較靈敏）
（1）如用下圖裝置和選用的試劑制取氨氣，其中錯誤的是AC；氨氣的實驗室制法的化學方程式是2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O．

（2）制備氨基甲酸銨的裝置如下圖所示，把NH₃和CO₂通入四氯化碳中，不斷攪拌混合，生成的氨基甲酸銨的小晶體懸浮在CCl₄中． 當懸浮物較多時，停止制備．（注：CCl₄與液體石蠟均為惰性介質．）

①發生器用冰水冷卻的原因是降溫提高反應物轉化率、防止產物分解；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；
雙通玻璃管的作用是防止倒吸；濃硫酸的作用是吸收多余氨氣，防止空氣中水蒸氣進入反應器使氨基甲酸銨水解．
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．減壓40℃以下烘干
（3）制得的氨基甲酸銨可能含有碳酸氫銨、碳酸銨中的一種或兩種．請利用下列試劑，設計實驗方案，對制得的氨基甲酸銨中的雜質進行成分探究．取少量固體樣品于試管中，加入蒸餾水至固體溶解，向試管中加入過量的BaCl₂溶液，若溶液不變渾濁，證明固體中不含碳酸銨，否則含有碳酸銨；取試管中的上層清液，滴加澄清石灰水，若變渾濁，證明固體中含有碳酸氫銨，否則不含碳酸氫銨
限選試劑：蒸餾水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、稀鹽酸．

Answer 1

分析 本題是探究模擬工業原理制備氨基甲酸銨，涉及利用濃氨水與氫氧化鈉固體制備氨氣，再將氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中，不斷攪拌混合生成氨基甲酸銨，因反應是放熱反應，為了防止產物因溫度高分解及提高反應物的轉化率，選擇利用冰水進行水浴降溫，另外還涉及到產品的提純及尾氣的處理，
（1）A、裝置中氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫，氨氣和氯化氫在冷卻時又結合成氯化銨，會堵塞導管；
B、將濃氨水滴入氧化鈣中，氧化鈣與水反應放熱，促使氨氣揮發，可以制得氨氣；
C、氯化銨與氫氧化鈣加熱分解生成氨氣，同時有水生成，試管口高于試管底，水會流入試管底部，會使試管破裂；
D、濃氨水加熱，促使氨氣揮發，可以制得氨氣；
實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制得氨氣；
（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；依據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；實驗中有未反應的氨氣會污染空氣，所以要進行尾氣吸收，同時要防止空氣中的水蒸氣進入裝置使氨基甲酸銨水解；
②生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，利用過濾得到的氨基甲酸銨（NH₂COONH₄）是一種白色固體，易分解，應選擇低溫干燥；
（3）根據實驗目的，檢驗氨基甲酸銨可能含有碳酸氫銨、碳酸銨中的一種或兩種，通過向試管中加入過量的BaCl₂溶液，靜置溶液不變渾濁，證明固體中不含碳酸銨；在不含碳酸銨的基礎上在通過向試管中加入少量澄清石灰水，看溶液是否變渾濁證明固體中是否含有碳酸氫銨．

解答 解：本題是探究模擬工業原理制備氨基甲酸銨，涉及利用濃氨水與氫氧化鈉固體制備氨氣，再將氨氣和二氧化碳通入四氯化碳中，不斷攪拌混合生成氨基甲酸銨，因反應是放熱反應，為了防止產物因溫度高分解及提高反應物的轉化率，選擇利用冰水進行水浴降溫，另外還涉及到產品的提純及尾氣的處理，
（1）A、裝置中氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫，氨氣和氯化氫在冷卻時又結合成氯化銨，會堵塞導管，故A有錯誤；
B、將濃氨水滴入氧化鈣中，氧化鈣與水反應放熱，促使氨氣揮發，可以制得氨氣，故B正確；
C、氯化銨與氫氧化鈣加熱分解生成氨氣，同時有水生成，試管口高于試管底，水會流入試管底部，會使試管破裂，故C有錯誤；
D、濃氨水加熱，促使氨氣揮發，可以制得氨氣，故D正確；
故選AC；
實驗室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制得氨氣，反應方程式為2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案為：AC；2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O；
（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，雙通玻璃管的作用是防止液體倒吸，實驗中有未反應的氨氣會污染空氣，所以濃硫酸的作用是吸收多余氨氣，防止空氣中水蒸氣進入反應器使氨基甲酸銨水解，
故答案為：降溫提高反應物轉化率、防止產物分解；通過觀察氣泡，調節NH₃與CO₂通入比例；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；
②生成的氨基甲酸銨小晶體懸浮在四氯化碳中，利用過濾得到的氨基甲酸銨（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，故選c，故答案為：過濾；c；
（3）根據實驗目的，檢驗氨基甲酸銨可能含有碳酸氫銨、碳酸銨中的一種或兩種，實驗操作為取少量固體樣品于試管中，加入蒸餾水至固體溶解，向試管中加入過量的BaCl₂溶液，若溶液不變渾濁，證明固體中不含碳酸銨，否則含有碳酸銨；取試管中的上層清液，滴加澄清石灰水，若變渾濁，證明固體中含有碳酸氫銨，否則不含碳酸氫銨，
故答案為：取少量固體樣品于試管中，加入蒸餾水至固體溶解，向試管中加入過量的BaCl₂溶液，若溶液不變渾濁，證明固體中不含碳酸銨，否則含有碳酸銨；取試管中的上層清液，滴加澄清石灰水，若變渾濁，證明固體中含有碳酸氫銨，否則不含碳酸氫銨．

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．