Question

4．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，生成的氨基甲酸銨晶體懸浮在四氯化碳中（注：四氯化碳與液體石蠟均為惰性介質）．
．當懸浮物較多時，停止制備．

①發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），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．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．
（2）取因部分變質而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品0.782 0g，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為80%．
[M_r（NH₂COONH₄）=78、M_r（NH₄HCO₃）=79、M_r（CaCO₃）=100]．

Answer 1

分析 模擬制備氨基甲酸銨，根據實驗原理，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，實驗結束時，要進行尾氣的處理，
（1）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；
（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量分數

解答 解：（1）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：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；
（6）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，依據碳元素守恒得到；
x+y=0.01
78x+79y=0.7820
解得x=0.008mol
y=0.002mol
則樣品中氨基甲酸銨的物質的量分數=$\frac{0.008mol}{0.01mol}$×100%=80%，故答案為：80%．

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．