题目内容

13.氨基甲酸铵(NH2COONH4)是一种白色固体,受热易分解.某小组模拟制备氨基甲酸铵,反应如下:
2NH3(g)+CO2(g)═NH2COONH4(s)△H<0
(1)如用下图I装置制取氨气,锥形瓶中可选择的试剂是氢氧化钠固体(或浓氨水与碱石灰或浓氨水与生石灰)等.
(2)制备氨基甲酸铵的装置如下图Ⅱ所示,把NH3和CO2通入四氯化碳中,不断搅拌混合,生成的氨基甲酸铵的小晶体悬浮在CCl4中.当悬浮物较多时,停止制备.

注:CCl4与液体石蜡均为惰性介质.
①图I中滴加液体的仪器名称是分液漏斗,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(或通过观察气泡,控制NH3与CO2的反应速率),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).
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b(填写选项序号).
a.常压加热烘干      b.减压40℃以下烘干     c.高压加热烘干
(3)制得的氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种.
①设计方案,进行成分探究,请填写表中空格.
限选试剂:蒸馏水、稀HNO3、BaCl2溶液、Ba(OH)2溶液、AgNO3溶液、稀盐酸.
实验步骤预期现象和结论
步骤1:取少量固体样品于试管中,加入蒸馏水至固体溶解.得到无色溶液
步骤2:向试管中加入过量的BaCl2溶液,静置.溶液变浑浊,则证明固体中含有(NH4)2CO3.
步骤3:取步骤2的上层清液于试管中加入少量的Ba(OH)2溶液.溶液不变浑浊,则证明固体中不含有NH4HCO3.
②根据①的结论:取氨基甲酸铵样品3.30g,用足量氢氧化钡溶液充分处理后,过滤,、洗涤、干燥,测得沉淀质量为1.97g.则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为75.4%.

分析 (1)装置1是利用分液漏斗滴入液体溶解锥形瓶中的固体,利用溶解放热使氨水分解生成氨气;
(2)①仪器为分液漏斗,反应是放热反应降温平衡正向进行;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;
(3)①根据实验目的,检验氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种,通过向试管中加入过量的BaCl2溶液,静置溶液变浑浊,证明固体中含碳酸铵;然后向试管中加入少量Ba(OH)2溶液,看溶液是否变浑浊证明固体中是否含有碳酸氢铵;
②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量分数.

解答 解:(1)把浓氨水滴入到固体氧化钙或氢氧化钠或碱石灰,在溶解过程中放热使浓氨水分解生成氨气,
故答案为:氢氧化钠固体(或浓氨水与碱石灰或浓氨水与生石灰)等;
(2)①根据仪器分析为分液漏斗,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(或通过观察气泡,控制NH3与CO2的反应速率),
故答案为:分液漏斗;通过观察气泡,调节NH3与CO2通入比例(或通过观察气泡,控制NH3与CO2的反应速率);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);
②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:过滤;b;
(3)①根据实验目的,检验氨基甲酸铵可能含有碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或两种,通过向试管中加入过量的BaCl2溶液,静置溶液变浑浊,证明固体中不含碳酸铵;在不含碳酸铵的基础上在通过向试管中加入少量Ba(OH)2溶液,看溶液是否变浑浊证明固体中是否含有碳酸氢铵,
故答案为:

实验步骤预期现象和结论
步骤2(NH4)2CO3
步骤3  Ba(OH)2溶液NH4HCO3
②最终达到沉淀为碳酸钡,碳酸钡物质的量为$\frac{1.97g}{197g/mol}$=0.01mol,根据碳元素守恒可知碳酸铵的物质的量为0.01mol,则可得样品中氨基甲酸铵的质量为3.91g-0.01mol×96g/mol=2.95g,故样品中氨基甲酸铵的质量为$\frac{2.95g}{3.91g}$×100%=75.4%,
故答案为:75.4%.

点评 本题考查了物质制备实验的设计应用,为高考常见题型,题目涉及氨气的制备方法,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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18.苯甲酸广泛应用于制药和化工行业,某兴趣小组同学利用高锰酸钾氧化甲苯制备苯甲酸(KMnO4中性条件下还原产物为MnO2,酸性条件下为Mn2+)

已知:苯甲酸相对分子量122,熔点122.4℃,在25℃和95℃时溶解度分别为0.3g和6.9g.
实验流程:
①往装置A中加入2.7mL(2.3g)甲苯和125mL水,然后分批次加入8.5g稍过量的KMnO4固体,控制反应温度约在100℃,当甲苯层近乎消失,回流不再出现油珠时,停止加热.
②将反应混合物趁热过滤,用少量热水洗涤滤渣,合并滤液与洗涤液,冷却后加入浓盐酸,经操作I得白色较干燥粗产品.
③纯度测定:称取1.220g白色样品,配成100mL苯甲酸溶液,取25.00mL溶液,用0.1000mol/L KOH标准溶液滴定,重复滴定四次,每次消耗的体积如表所示.
第一次第二次第三次第四次
体积(mL)24.0024.1022.4023.90
请回答:
(1)装置A的名称三颈烧瓶.若不用温度计,本实验控制反应温度的措施为沸水浴加热.
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(3)操作②中趁热过滤的目的是防止苯甲酸结晶析出,减少其损失,操作I的名称过滤、干燥.
(4)步骤③中用到的定量仪器有分析天平,100mL容量瓶,50mL酸式、碱式滴定管.
(5)样品中苯甲酸纯度为96.00%.
(6)滴定操作中,如果对装有KOH标准溶液的滴定管读数时,滴定前仰视,滴定后俯视则测定结果将偏小(填“偏大”、“偏小”或“不变”).
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(3)从NaCl溶液到沉淀1的过程中,需蒸发浓缩.在加入固体NH4HCO3之前进行蒸发浓缩优于在加入NH4HCO3之后,原因是可避免NH4HCO3的分解;
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