Question

8．氨基甲酸铵（H₂N-COONH₄）是一种用途广泛的化工原料．某研究性学习小组设计如下所示装置，用于合成少量氨基甲酸铵．

有关氨基甲酸铵的资料如下：
①常温下，在干燥的空气中稳定，遇水或潮湿空气则生成碳酸铵或碳酸氢铵
②熔点58℃，59℃时则可分解成NH₃和CO₂气体
③在密封管内加热至120～140℃时失水生成尿素[CO（NH₂）₂]
④在酸性溶液中迅速分解
⑤合成氨基甲酸铵的反应原理为2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂N-COONH₄（s）
请回答下列问题：
（1）仪器A的名称是干燥管；B中盛放的药品是碱石灰
（2）写出石灰石与盐酸反应的离子方程式：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑
（3）写出氨基甲酸铵在密封管内加热至120～140℃生成尿素的化学反应方程式：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O
（4）合成氨基甲酸铵的反应在一定条件下能自发进行，该反应的反应热△H＜0（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）有同学建议该CO₂发生装置直接改用“干冰”，你认为他的改进有何优点：无需干燥装置简单，低温环境提高产率
（6）该实验装置中明显导致实验失败的隐患有反应器连接导管过细易造成堵塞；水蒸气可进入反应器使产品不纯；CO₂发生器中挥发出的HCl未经处理进入反应器，会导致实验失败．

Answer 1

分析 浓氨水在氢氧化钠作用下生成氨气，氨气在B中可用碱石灰干燥，浓盐酸和石灰石反应生成二氧化碳，用浓硫酸干燥，在反应器中，一定条件下反应生成H₂N-COONH₄，稀硫酸用于吸收氨气，防止污染环境．
（1）依据图形和作用分析仪器B为干燥管（球形干燥管），由连接的A制备氨气可知，干燥管B中盛装的是碱石灰；
（2）石灰石与盐酸反应生成二氧化碳和水；
（3）对比氨基甲酸铵的结构简式与尿素的结构简式可写出反应方程式；
（4）反应在一定条件下能自发进行，则△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必须小于0；
（5）使用干冰代替CO₂发生装置的优点有很多，如省去了复杂仪器的连接，使得装置较为简单，易于操作；由（3）可知合成氨基甲酸铵的反应为放热反应，故干冰创造的低温环境有利于氨基甲酸铵的生成；不用对干冰进行干燥处理；
（6）导管过细有可能导致堵塞现象发生；用盐酸制备的二氧化碳气体中混有的HCl消耗氨气；稀硫酸、水蒸气进入反应器使产品不纯等．

解答 解：（1）仪器B为干燥管（球形干燥管），由连接的A制备氨气可知，干燥管B中盛装的是碱石灰，用来干燥氨气，
故答案为：干燥管；碱石灰；
（2）石灰石与盐酸反应生成二氧化碳和水，反应的离子方程式为CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑，故答案为：CaCO₃+2H⁺=Ca²⁺+H₂O+CO₂↑；
（3）对比氨基甲酸铵的结构简式与尿素的结构简式，依据原子守恒得到氨基甲酸铵在密封管内加热至120℃-140℃生成尿素的反应方程式为：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案为：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O；
（4）反应在一定条件下能自发进行，则△G=△H-T△S＜0，由于△S＜0，所以△H必须小于0，△H＜0，
故答案为：＜；
（5）干冰代替CO₂发生装置的优点有很多，如省去了复杂仪器的连接，使得装置较为简单，易于操作，无需干燥，装置简单；由（3）可知合成氨基甲酸铵的反应为放热反应，故干冰创造的低温环境有利于氨基甲酸铵的生成，不用对干冰进行干燥处理，低温环境提高产率，
故答案为：无需干燥装置简单，低温环境提高产率；
（6）从实验装置可以看出导管过细，有可能导致堵塞现象发生；用盐酸制备的二氧化碳气体中混有的HCl消耗氨气；稀硫酸、水蒸气进入反应器使产品不纯等，
故答案为：反应器连接导管过细易造成堵塞；水蒸气可进入反应器使产品不纯；CO₂发生器中挥发出的HCl未经处理进入反应器，会导致实验失败．

点评 本题考查物质的制备，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握物质的性质以及实验的原理和操作方法，难度中等．