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(yīng)為：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．（溫度對(duì)反應(yīng)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(cuò)誤的是AC；氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法的化學(xué)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(dāng)懸浮物較多時(shí)，停止制備．（注：CCl₄與液體石蠟均為惰性介質(zhì)．）

①發(fā)生器用冰水冷卻的原因是降溫提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、防止產(chǎn)物分解；液體石蠟鼓泡瓶的作用是通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)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(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解．
②從反應(yīng)后的混合物中分離出產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)方法是過濾（填寫操作名稱）．
為了得到干燥產(chǎn)品，應(yīng)采取的方法是c（填寫選項(xiàng)序號(hào)）．
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(qǐng)利用下列試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)制得的氨基甲酸銨中的雜質(zhì)進(jìn)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(yè)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(yīng)是放熱反應(yīng)，為了防止產(chǎn)物因溫度高分解及提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，選擇利用冰水進(jìn)行水浴降溫，另外還涉及到產(chǎn)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(shí)又結(jié)合成氯化銨，會(huì)堵塞導(dǎo)管；
B、將濃氨水滴入氧化鈣中，氧化鈣與水反應(yīng)放熱，促使氨氣揮發(fā)，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(shí)有水生成，試管口高于試管底，水會(huì)流入試管底部，會(huì)使試管破裂；
D、濃氨水加熱，促使氨氣揮發(fā)，可以制得氨氣；
實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制得氨氣；
（2）①反應(yīng)是放熱反應(yīng)降溫平衡正向進(jìn)行，液體石蠟鼓泡瓶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；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需要放倒吸；實(shí)驗(yàn)中有未反應(yīng)的氨氣會(huì)污染空氣，所以要進(jìn)行尾氣吸收，同時(shí)要防止空氣中的水蒸氣進(jìn)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(yīng)選擇低溫干燥；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，檢驗(yàn)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(chǔ)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(yè)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(yīng)是放熱反應(yīng)，為了防止產(chǎn)物因溫度高分解及提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，選擇利用冰水進(jìn)行水浴降溫，另外還涉及到產(chǎn)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(shí)又結(jié)合成氯化銨，會(huì)堵塞導(dǎo)管，故A有錯(cuò)誤；
B、將濃氨水滴入氧化鈣中，氧化鈣與水反應(yīng)放熱，促使氨氣揮發(fā)，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(shí)有水生成，試管口高于試管底，水會(huì)流入試管底部，會(huì)使試管破裂，故C有錯(cuò)誤；
D、濃氨水加熱，促使氨氣揮發(fā)，可以制得氨氣，故D正確；
故選AC；
實(shí)驗(yàn)室用氯化銨與氫氧化鈣加熱制得氨氣，反應(yīng)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(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，液體石蠟鼓泡瓶的作用是控制反應(yīng)進(jìn)行程度，控制氣體流速和原料氣體的配比，雙通玻璃管的作用是防止液體倒吸，實(shí)驗(yàn)中有未反應(yīng)的氨氣會(huì)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(jìn)入反應(yīng)器使氨基甲酸銨水解，
故答案為：降溫提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、防止產(chǎn)物分解；通過觀察氣泡，調(diào)節(jié)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(jìn)入反應(yīng)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(yīng)在真空40℃以下烘干，故選c，故答案為：過濾；c；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑱z驗(yàn)氨基甲酸銨可能含有碳酸氫銨、碳酸銨中的一種或兩種，實(shí)驗(yàn)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(diǎn)評(píng) 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．