题目内容

18．氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等．实验室制备氨基甲酸铵（NH2COONH4）的反应如下：
2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H＜0
副反应有：NH2COONH4+H2O?NH4HCO3+NH3↑； NH2COONH4（s）$\stackrel{△}{?}$2NH3（g）+CO2（g）等．
已知干燥的氨气和二氧化碳气体通入外套冷却的反应器时，在器壁上会形成一层致密、坚硬、粘附力极强的氨基甲酸铵．这层不良导热物不仅影响散热，而且也使产物不易取出．因此，在实验室的主要实验装置和步骤如图1：
注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质．
（I）合成：把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵细小晶体悬浮在四氯化碳中． 当悬浮物较多时，停止制备．
（Ⅱ）分离与提纯：将氨基甲酸铵从四氯化碳中分离，重结晶提纯．
（Ⅲ）产品纯度分析
回答下列问题：
（1）仪器a的名称：水槽；液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例．
（2）如用图2装置制取平稳的CO2气流，你所选择的试剂是石灰石与稀盐酸（或稀硝酸）．
检查该装置气密性的方法是关闭分液漏斗旋塞，导管伸入水中，用手（或热毛巾）捂住锥形瓶，导管口有气泡，松手后形成水柱且不下降，说明不漏水
（3）合成过程中使用了四氯化碳，且用电动搅拌器不断搅拌，理由是使用四氯化碳作为分散剂，搅拌是为了使NH3与CO2充分接触，并避免产物在器壁上的粘附．
（4）发生器用冰水冷却的原因是降低温度，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）．
（5）从反应后的混合物中分离出产品并得到干燥产品的实验方法是C
A． 过滤后，常压加热烘干       　B．抽滤后，高压加热烘干
C．过滤后，真空40℃以下烘干　　　D．抽滤后，真空40℃以下烘干
（6）尾气处理装置如图3所示．双通玻璃管的作用：防止倒吸；浓硫酸的作用：吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
（7）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80%．

分析 （1）水槽用于排水法收集气体，或用来盛放大量液体，仪器a为水槽，液体石蜡鼓泡瓶的主要作用是控制反应进行程度，控制气体流速和原料气体的配比；
（2）二氧化碳的实验室制法：用稀盐酸或稀硝酸与大理石反应，不能用硫酸，因硫酸和碳酸钙反应生成硫酸钙微溶阻止反应进一步进行；装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（3）合成过程中使用了四氯化碳，四氯化碳为分散剂，搅拌是为了使NH3与CO2充分接触，并避免产物在器壁上的粘附；
（4）反应是放热反应，降温平衡正向进行；
（5）生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，分离产品的实验方法利用过滤得到，氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解；
（6）依据反应过程中的产物分析，不能把污染性的气体排放到空气中，吸收易溶于水的气体需要放倒吸；
（7）碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品中，使碳元素完全转化为碳酸钙，依据碳元素守恒和混合物质量计算物质的质量分数．

解答 解：（1）仪器a的名称：水槽用来盛放大量液体冰水，液体石蜡鼓泡瓶的作用是控制反应进行程度，控制气体流速和原料气体的配比，
故答案为：水槽；通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例；
（2）二氧化碳的实验室制法：用稀盐酸与大理石反应，反应的化学方程式为：CaCO3+2HCl═CaCl2+CO2↑+H2O，或用稀硝酸CaCO3+2HNO3═Ca（NO3）2+CO2↑+H2O，检查该装置气密性的方法：关闭分液漏斗旋塞，导管伸入水中，用手（或热毛巾）捂住锥形瓶，导管口有气泡，松手后形成水柱且不下降，说明不漏水，
故答案为：石灰石与稀盐酸（或稀硝酸）；关闭分液漏斗旋塞，导管伸入水中，用手（或热毛巾）捂住锥形瓶，导管口有气泡，松手后形成水柱且不下降，说明不漏水；
（3）氨基甲酸铵的粘附力极强，在器壁上不仅影响散热，而且也使产物不易取出，使用四氯化碳作为分散剂，搅拌是为了使NH3与CO2充分接触，并避免产物在器壁上的粘附，
故答案为：使用四氯化碳作为分散剂，搅拌是为了使NH3与CO2充分接触，并避免产物在器壁上的粘附；
（4）反应2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）+Q，是放热反应，降温平衡正向进行，温度升高；发生器用冰水冷却提高反应物质转化率，防止生成物温度过高分解，
故答案为：降低温度，提高反应物转化率（或降低温度，防止因反应放热造成产物分解）；
（5）制备氨基甲酸铵的装置如图3所示，把氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合，生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，分离产品的实验方法利用过滤得到，氨基甲酸铵（NH2COONH4）是一种白色固体，易分解、不能加热烘干，应在真空40℃以下烘干，
故答案：C；
（6）双通玻璃管的作用是防止液体倒吸；浓硫酸起到吸收多余的氨气，同时防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解，
故答案为：防止倒吸；吸收多余氨气、防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解；
（7）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.782g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g．物质的量为$\frac{1.000g}{100g/mol}$=0.01mol，设样品中氨基甲酸铵物质的量为x，碳酸氢铵物质的量为y，由碳元素守恒可知，
x+y=0.01
78x+79y=0.782
解得x=0.008mol
y=0.002mol
则样品中氨基甲酸铵的质量分数=$\frac{0.008mol×78g/mol}{0.782g}$×100%≈80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查了物质制备实验的设计应用，主要是氨气的制备方法，氨基甲酸的制备实验装置分析判断，实验基本操作，混合物分离的实验设计，有关混合物的计算，题目难度中等．

练习册系列答案
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4．下列哪组溶液混合后最先出现浑浊的是（　　）
编号H2SO4 Na2S2O3H2O（ml）
A5ml 0.1mol/L5ml 0.1mol/L0
B5ml 0.2mol/L5ml 0.1mol/L10
C5ml 0.3mol/L5ml 0.1mol/L20
D5ml 0.4mol/L5ml 0.1mol/L30
A．AB．BC．CD．D
5．下列各组物质中，按熔点由高到低的顺序排列正确的是（　　）
A．H2O、H2S、H2SeB．Hg、Na、NaCl
C．晶体硅、金刚石、碳化硅D．S、Br2、O3
6．过氧化钙是一种重要的化工原料，温度在350℃以上容易分解．
（1）利用反应Ca（s）+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO2（s），在纯氧条件下，制取CaO2的装置示意图1如下：
请回答下列问题：
①装置A中反应的化学方程式为2H2O2$\frac{\underline{\;MnO_{2}\;}}{\;}$2H2O+O2↑；仪器a的名称为蒸馏烧瓶；
 装置D中盛有的液体是浓硫酸，其作用一是观察氧气的流速，判断氧气通入是否过快及氧气与钙反应进行的程度；二是防止空气进入C装置影响产品纯度．仪器安装后应进行的实验操作：
a．通入氧气   b．检查装置气密性   c．加入药品   d．停止通氧气   
e．点燃酒精灯  f．熄灭酒精灯  g．冷却至室温，
正确的操作顺序为bcaefgd．
②完全反应后，有关数据记录如下：
空瓷舟质量m0/g瓷舟与钙的质量m1/g瓷舟与产物的质量m2/g
14.8015.0815.25
据此可判断m2与理论值不符，则产物中的杂质可能是CaO、Ca3N2等．
（2）利用反应Ca2++H2O2+2NH3•H2O+6H2O=CaO2•8H2O+2NH4+，在碱性环境中，制取CaO2的流程示意图2如下：
请回答下列问题：
①主反应中，NH3•H2O在Ca2+和H2O2的反应历程中所起的作用是中和过氧化氢和Ca2+反应析出的氢离子，促进反应进行；该反应所需的条件及操作为acf（填字母）．
a．把氯化钙溶液逐滴加入过氧化氢-氨水溶液中
b．把过氧化氢-氨水溶液逐滴加入氯化钙溶液中
c．滴加时先搅拌后静置，观察晶体析出
d．滴加时不停搅拌，直至晶体完全析出
e．反应体系热水浴加热
f．反应体系冰水浴冷却
洗涤CaO2•8H2O晶体时，判断晶体是否完全洗净的试剂为AgNO3溶液；滤液循环使用时需在反应器中加入一种物质，该物质的化学式为Ca（OH）2．
②利用反应2CaO2 ＞350℃?2CaO+O2↑测量产品中CaO2含量时，停止反应且冷却至25℃后的装置示意图3如下：若直接读数确定25℃、1大气压下气体的体积，则测量结果偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
13．一水硫酸四氨合铜的化学式为[Cu（NH3）4]SO4•H2O常用作杀虫剂、媒染剂在碱性镀铜中也常用作电镀液的主要成分，也是高效、安全的广谱杀菌剂，还是植物生长激素，在施药条件下，能促进作物生长，明显提高作物产量．某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为图1：

相关信息如下：
①[Cu（NH3）4]SO4•H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：
[Cu（NH3）4]SO4•H2O=[Cu（NH3）4]2++SO42-+H2O
[Cu（NH3）4]2+?Cu2++4NH3
②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶．
③[Cu（NH3）4]SO4•H2O在乙醇•水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如图2：
请根据信息回答下列问题：
（1）方案1的实验步骤为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
①加热蒸发用到的仪器有：酒精灯、铁架台、坩埚钳、蒸发皿、玻璃棒．
②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有Cu（OH）2或Cu2（OH）2SO4杂质，产生该杂质的原因是加热蒸发时氨溶解度降低逸出，使[Cu（NH3）4]2+?Cu2++4NH3平衡向右移动产生Cu2+，且Cu2+发生水解．
（2）方案2的实验步骤为：
a．向溶液C中加入浓氨水后，再加入适量乙醇，b．过滤（填操作），c．洗涤，d．干燥
①请在上述内填写合适的试剂或操作名称．
②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是C．
A．乙醇      B．蒸馏水      C．乙醇和水的混合液     D．饱和硫酸钠溶液
③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是加热易使[Cu（NH3）4]SO4•H2O分解（失去水或失去氨气）．
3．（1）化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度，K值越大，表示可逆反应进行的程度越大，K值大小与温度的关系是：温度升高，K值不确定（填“增大”“减小”“不确定”）．
（2）在一体积为10L的容器中，通人一定量的CO和H2O，在850℃时发生如下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g）△H=-QkJ/mol （Q＞0），CO和H2O浓度变化如图．
T℃时物质浓度（mol•L-1）的变化：
时间（min）COH2OCO2H2
00.2000.30000
20.1380.2380.0620.062
3c1c2c3c3
4c1c2c3c3
50.1160.2160.084
60.0960.2660.104
在T℃（高于850℃）时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如表．
①表中c1数值大于0.08mol/L （填大于、小于或等于）．
②反应在4min～5min之间，平衡向逆方向移动，可能的原因是d，表中5min～6min之间数值发生变化，可能的原因是a．
a．增加水蒸气       b．降低温度       c．使用催化剂       d．增加氢气浓度
（3）现有T℃时的密闭容器中存在如下反应：2SO2 （g）+O2（g）?2SO3（g）△H＜0．
已知：反应开始时c（SO2）=0.4mol/L，c（O2）=1mol/L，经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断：当反应进行到SO2转化率为50%时，该反应是否达到平衡状态未达平衡（填“平衡状态”或“未达平衡”），理由是因为浓度商Qc=1.1≠19，所以未达到平衡；若未达到平衡状态，该反应此时向正方向进行．（填“正向”或“逆向”）
10．石墨和金刚石都是碳的单质，石墨在一定条件下可转化为金刚石．已知把石墨完全转化为金刚石时，要吸收能量，下列说法正确的是（　　）
A．石墨不如金刚石稳定
B．金刚石与石墨一样稳定
C．等质量的金刚石与石墨完全燃烧，放出的能量一样多
D．等质量的金刚石与石墨完全燃烧，石墨放出的能量少
7．在恒温、恒容的密闭容器中反应．若反应物的浓度由2mol/L降到0.8mol/L需20s，那么反应物浓度由2mol/L降到1.4mol/L所需的时间（　　）
A．10sB．大于10sC．小于10sD．无法判断
8．影响化学反应速率的主要因素是（　　）
A．温度B．压强C．反应物本身性质D．催化剂

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