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. |
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 |
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.
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) | 24.00 | 24.10 | 22.40 | 23.90 |
(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.
(2)白色粗产品中除了KCl外,其他可能的无机杂质为MnCl2.
(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”).
(1)与教材采用的实验装置不同,此装置中采用了球形干燥管,其作用是:冷凝和防止倒吸.
(2)为了证明浓硫酸在该反应中起到了催化剂和吸水剂的作用,某同学利用上图所示装置进行了以下4个实验.实验开始先用酒精灯微热3min,再加热使之微微沸腾3min.实验结束后充分振荡小试管Ⅱ再测有机层的厚度,实验记录如下:
| 实验编号 | 试管Ⅰ中试剂 | 试管Ⅱ中试剂 | 有机层的 厚度/cm |
| A | 2mL乙醇、1mL乙酸、 1mL18mol•L-1 浓硫酸 | 饱和Na2CO3 溶液 | 3.0 |
| B | 2mL乙醇、1mL乙酸 | 0.1 | |
| C | 2mL乙醇、1mL乙酸、 3mL 2mol•L-1 H2SO4 | 0.6 | |
| D | 2mL乙醇、1mL乙酸、盐酸 | 0.6 |
②分析实验A C(填实验编号)的数据,可以推测出浓H2SO4的吸水性提高了乙酸乙酯的产率.
(3)若现有乙酸90g,乙醇138g发生酯化反应得到80g乙酸乙酯,试计算该反应的产率为60.6%.
(1)CH4和CO2所含的三种元素电负性从小到大的顺序为H<C<O.
(2)下列关于CH4和CO2的说法正确的是ad(填序号).
a.固态CO2属于分子晶体
b.CH4分子中含有极性共价键,是极性分子
c.因为碳氢键键能小于碳氧键,所以CH4熔点低于CO2
d.CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
(3)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2.
①基态Ni原子的电子排布式为[Ar]3d84s2,该元素位于元素周期表中的第VIII族.
②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1mol Ni(CO)4中含有8mol σ键.
(4)一定条件下,CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体,其相关参数见下表.CH4与H2O形成的水合物俗称“可燃冰”.
| 分子直径/nm | 分子与H2O的结合能E/kJ•mol-1 | |
| CH4 | 0.436 | 16.40 |
| CO2 | 0.512 | 29.91 |
②为开采深海海底的“可燃冰”,有科学家提出用CO2置换CH4的设想.已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm,根据上述图表,从物质结构及性质的角度分析,该设想的依据是二氧化碳的分子直径小于笼状结构的空腔直径,且二氧化碳与水的结合能力强于甲烷.