题目内容

1.实验室制备氨基甲酸铵(NH2COONH4)的反应如下:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)
该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵,若有水存在则生成碳酸铵或碳酸氢铵.
(1)该反应在一定条件下能够自发进行,则反应的△H小于0.(填大于、小于或等于)
(2)写出生成碳酸氢铵的化学方程式NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
(3)实验步骤如下:
步骤1:按图所示组装仪器,检查装置气密性.
步骤2:在相应仪器中装入药品,其中在三颈烧瓶中加入氢氧化钠固体,恒压滴液漏斗中装入浓氨水.
步骤3:滴加浓氨水并搅拌,调节反应速率,在反应器中得到产品…
①干燥管中盛放的药品是固体氢氧化钠或碱石灰.
②对比碳酸盐和酸反应制CO2,该实验利用干冰升华产生CO2气体的优点有不需要干燥,提供低温环境,提高转化率.
③以恒压滴液漏斗代替分液漏斗的目的是使氨水顺利滴下.
④反应后期CO2气流量下降时,可采取的相应措施是调节恒压滴液漏斗旋塞,减慢氨水滴加速度.
(4)该实验装置可能面临的安全问题是产品易堵塞导管,稀硫酸会倒吸.

分析 (1)2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s),该反应为熵减的过程,若能自发进行,说明该反应为放热反应,据此解答即可;
(2)水会和氨气、二氧化碳反应生成碳酸氢钠;
(3)①反应物氨气必须是干燥的,需要用碱性干燥剂干燥,如碱石灰、固体氢氧化钠或氧化钙等;
②干冰制取的二氧化碳中不含杂质,不需要干燥;该反应为放热反应,干冰变为二氧化碳吸收热量,有利于增大反应物转化率;
③恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强,使氨水顺利滴下;
④反应后期二氧化碳的量减少,可以采取措施让通入的氨气也减少;
(4)依据装置图中流程分析,安全问题主要是堵塞导气管,液体发生倒吸;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.

解答 解:(1)2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s),该反应为熵减的过程,若能自发进行,说明该反应为放热反应,即△H<0,故答案为:小于;
(2)水会和氨气、二氧化碳反应生成碳酸氢钠,反应的化学方程式为:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3;故答案为:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
(3)①由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的,以防止副反应的发生,因此生成的氨气必须进行干燥,因为氨气是碱性气体,所以干燥氨气应该用氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰,故答案为:固体氢氧化钠或碱石灰;
②碳酸盐和酸反应制CO2,则生成的CO2必须进行净化和干燥处理,而直接利用干冰制备CO2,不需要干燥;又因为该反应是放热反应,提供低温环境,可以提高转化率,故答案为:不需要干燥;提供低温环境,提高转化率;
③和普通分液漏斗相比,恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通,可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下,故答案为:使氨水顺利滴下;
④反应后期,由于二氧化碳的气流下降,导致通入的二氧化碳气体减少,此时可以通过调节恒压滴液漏斗旋塞,减慢氨水的滴加速度,故答案为:调节恒压滴液漏斗旋塞,减慢氨水的滴加速度;
(4)依据装置图中流程分析,安全问题主要是堵塞导气管,液体发生倒吸;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,实验装置存在安全问题产品易堵塞导管,稀硫酸会倒吸,故答案为:产品易堵塞导管,稀硫酸会倒吸.

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,题目难度中等.

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