Question

5．氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解，易吸水，溶于水后与水反应生成碳酸氢铵和一水合氨：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等．某化学兴趣小组模拟工业原理制备氨基甲酸铵，反应的方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．

（1）如图1所示装置制取氨气，你所选择的试剂是浓氨水与生石灰或氢氧化钠固体等．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2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．当悬浮物较多时，停止制备．
注：四氯化碳与液体石蜡均为惰性介质．
①发生器用冰水冷却的原因降低温度，促平衡正向移动，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）．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从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填写操作名称）．  为了得到干燥产品，应采取的方法是c（填写选项序号）．
a．常压加热烘干    b．高压加热烘干    c．真空40℃以下烘干
③尾气处理装置如图3所示．
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．
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.1730g，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1.500g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80%．
[Mr（NH₂COONH₄）=78，Mr（NH₄HCO₃）=79，Mr（CaCO₃）=100]．

Answer 1

分析 （1）由图可知，为固体与液体混合制备氨气，且不需要加热；
（2）①反应2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）+Q，是放热反应，降温平衡正向进行；液体石蜡鼓泡瓶可观察到气体的流速；
②生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，得到干燥产品时应防止分解和氧化；
③浓硫酸可吸收氨气、水；
（3）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1.500g，n（碳酸钙）=$\frac{1.500g}{100g/mol}$=0.015mol，结合元素守恒、质量守恒计算．

解答 解：（1）由图可知，为固体与液体混合制备氨气，且不需要加热，则把浓氨水滴入到固体氧化钙或氢氧化钠，在溶解过程中放热使浓氨水分解生成氨气，
故答案为：浓氨水与生石灰或氢氧化钠固体等；
（2）①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，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：降低温度，促平衡正向移动，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）；通过观察气泡，调节NH₃与CO₂通入比例；
②制备氨基甲酸铵的装置如图2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，为防止产品分解和被氧化，采用真空40℃以下烘干，
故答案为：过滤；c；
③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：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；
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.1730g，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1.500g，碳酸钙物质的量为$\frac{1.500g}{100g/mol}$=0.015mol，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，
由碳元素守恒及质量守恒可知
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.015}\\{78x+79y=1.1730}\end{array}\right.$，
解得x=0.012mol、y=0.003mol，
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为$\frac{0.012mol}{0.012mol+0.03mol}$×100%=80%，
故答案为：80%．

点评 本题考查物质的制备实验，为高频考点，把握气体的制备原理、平衡移动原理、混合物分离提纯等为解答的关键，（3）中注意守恒法应用，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度中等．