Question

5．氨基甲酸铵（NH₂COONH₄） 是一种易分解、易水解的白色固体，某研究小组用如图1所示的实验装置，模拟工业原理用氢氧化钠晶体、浓氨水、干冰等作原料制备氨基甲酸铵．主要反应原理为：2NH₃（g）+CO₂（g）?H₂NCOONH₄（s）△H＜0

（1）仪器1盛装的试剂是浓氨水．仪器3的名称是U型管，其中NaOH固体的作用是干燥氨气．
（2）装置6（虚线方框内部分）的一个作用是控制原料气按反应计量系数充分反应，若反应初期观察到装置内稀硫酸溶液中产生气泡，应该加快 （填“加快”、“减慢”或“不改变）产生氨气的流速．
（3）另有一种传统制备氨基甲酸铵的反应器（CCl₄充当惰性反应介质） 如下：
①写出氨基甲酸铵受热分解成尿素CO（NH₂）₂的方程式NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O．
②当CCl₄液体中产生较多晶体悬浮物时，即停止反应，过滤分离得到粗产品，为了将所得粗产品干燥可采取的方法是（D）
A．蒸馏    B．常压加热烘于 C．高压加热烘于 D．真空微热烘于
（4）实验中如图2发现用玻璃烧瓶做反应器，内壁容易形成致密坚硬、粘附能力强的产物结晶体．研究小组采用聚氯乙烯薄膜材料的反应器，优点是（AB）
A．可避免产物粘附时内壁影响散热B．可以揉搓方便收集产品C．性质稳定
（5）氨基甲酸铵变质后会转化为碳酸氢铵．取1.173g变质后的样品，加入足量澄清石灰水，使样品中碳元素全部转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥得到沉淀1.500g．该样品中氨基甲酸铵物质的质量分数为79.8%．

Answer 1

分析 （1）三颈烧瓶内制备氨气，反应由液体与固体不加热制备氨气，可以是浓氨水与碱制备，由于氨基甲酸铵易水解，U型管内氢氧化钠干燥氨气，在5中反应得到氨基甲酸铵，6中稀硫酸进行尾气处理；
（2）若反应初期观察到装置内稀硫酸溶液中产生气泡，说明有二氧化碳排出，通入氨气的量不足；
（3）①氨基甲酸铵受热分解成尿素CO（NH₂）₂，由原子守恒可知还生成水；
②氨基甲酸铵受热易分解，采取减压低温烘干；
（4）有利于产品收集，氨基甲酸铵受热易分解，且生成氨基甲酸铵的反应为放热反应；
（5）样品中碳元素全部转化为碳酸钙，根据碳原子守恒、混合物总质量列方程计算．

解答 解：（1）三颈烧瓶内制备氨气，反应由液体与固体不加热制备氨气，可以是浓氨水与碱制备，由于氨基甲酸铵易水解，U型管内氢氧化钠干燥氨气，在5中反应得到氨基甲酸铵，6中稀硫酸进行尾气处理，
故答案为：浓氨水；U型管；干燥氨气；
（2）若反应初期观察到装置内稀硫酸溶液中产生气泡，说明有二氧化碳排出，通入氨气的量不足，应该适当加快产生氨气的流速，
故答案为：加快；
（3）①氨基甲酸铵受热分解成尿素CO（NH₂）₂，由原子守恒可知还生成水，反应方程式为：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O，
故答案为：NH₂COONH₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO（NH₂）₂+H₂O；
②氨基甲酸铵受热易分解，采取减压低温烘干，即真空微热烘于，
故答案为：D；
（4）用玻璃烧瓶做反应器，内壁容易形成致密坚硬、粘附能力强的产物结晶体，不利于产品收集，不利于内壁影响散热，合成H₂NCOONH₄的反应为放热反应，温度过高不利于H₂NCOONH₄的生成，改用聚氯乙烯薄膜材料的反应器，可以避免上述情况，
故选：AB；
（5）样品中碳元素全部转化为碳酸钙，碳酸钙的物质的量为$\frac{1.5g}{100g/mol}$=0.015mol，设氨基甲酸铵、碳酸氢铵的物质的量分别为xmol、ymol，
根据碳原子守恒，则x+y=0.015
根据总质量可知，则78x+79y=1.173
解得x=0.012，y=0.003
0.012mol×78g/mol=0.936g，
样品中氨基甲酸铵的质量分数=$\frac{0.936g}{1.173g}$×100%=79.8%，
故答案为：79.8%

点评 本题考查物质制备实验、物质的分离提纯、对装置的分析评价、对信息的获取与迁移应用、化学计算等，（5）中计算为易错点，关键是注意碳元素全部转化为碳酸钙，需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力，题目难度中等．