题目内容

7．（Ⅰ）氨基甲酸铵（NH2COONH4）的制备氨基甲酸铵是一种白色固体，易分解、易水解，难溶于CCl4．可用做肥料．
制备氨基甲酸铵的装置如图1所示．反应的化学方程式如下：2NH3（g）+CO2（g）?NH2COONH4（s）△H＜0．

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）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．
（3）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.80℃热风下烘干        b.60℃热风下烘干       c.40℃热风下烘干
（4）尾气处理装置如图2所示．双通玻璃管的作用：防止倒吸；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．
（5）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，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1.000g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80%．（精确到2位小数，碳酸氢铵和氨基甲酸铵的相对分子质量分别为79和78）
（Ⅱ） FeSO4•7H2O晶体的制备
（6）已知：
金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pH
Fe3+1.13.2
Al3+3.05.0
Fe2+5.88.8
某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3）出发，制备绿矾（FeSO4•7H2O），补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO4•7H2O晶体的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：
①向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，充分反应后过滤，
②向滤液中加入足量的铁粉，
③过滤，滤液中滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤，
④将得到溶液加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，低温干燥，得到FeSO4•7H2O晶体．

分析 （1）此反应是可逆反应，正反应是放热反应，结合平衡移动理论，为提高反应物的转化率，需降温促平衡正向进行，另外也要考虑产物的不稳定性，降温可避免产物分解；
（2）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；
（3）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；
（4）依据反应过程中的产物分析，不能把污染性的气体排放到空气中，吸收易溶于水的气体需要放倒吸；
（5）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；
（6）由硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 ）制备FeSO4•7H2O晶体，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项．向烧渣中加入足量的稀硫酸，Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应，分别生成Fe2（SO4）2和Al2（SO4）2，SiO2不反应，先过滤把SiO2除去，然后向滤液中加入足量的铁粉，将Fe3+转化成Fe2+，根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，然后加热蒸发浓缩，放在冰水中冷却，冷却结晶，之后过滤，洗涤，低温烘干．

解答 解：（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，
故答案为：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）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：通过观察气泡，调节NH3与CO2通入比例；
（3）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；c；
（4）双通玻璃管的作用是防止液体倒吸；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：防止倒吸；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；
（5）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7820g，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1.000g．物质的量为0.010mol，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，依据碳元素守恒得到；
x+y=0.01
78x+79y=0.7820
$\left\{\begin{array}{l}{x+y=0.01\\;}\\{78x+79y=0.7820}\end{array}\right.$解得$\left\{\begin{array}{l}{x=0.008mol}\\{y=0.002mol}\end{array}\right.$，
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数=$\frac{0.008mol}{0.01mol}$×100%=80%，
故答案为：80%；
（6）硫铁矿烧渣（主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 ）制备FeSO4•7H2O晶体，向烧渣中加入足量的稀硫酸，Fe2O3、Al2O3均会与硫酸反应，Fe2O3+3H2SO4═Fe2（SO4）3+3H2O，：Al2O3+3H2SO4═Al2（SO4）3+3H2O，分别生成Fe2（SO4）2和Al2（SO4）2，SiO2不反应，先过滤把SiO2除去，然后向滤液中加入足量的铁粉，2Fe3++Fe═3Fe2+，将Fe3+转化成Fe2+，根据金属离子沉淀的pH值，然后通过滴加NaOH溶液调节pH至5.0把Al3+除去，过滤，即得到FeSO4溶液，可加热浓缩到饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶，之后过滤，洗涤，低温烘干，
故答案为：向滤液中加入足量的铁粉；过滤，滤液中滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5，过滤．

点评 本题考查了物质制备实验的设计应用，主要是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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17．下列关于pH值的叙述正确的是（　　）
A．常温下，4体积pH=9的Ca（OH）2溶液与1体积pH=13的NaOH溶液混合后，氢离子浓度是1×10-13mol/L
B．用盐酸滴定氨水时，能用酚酞做指示剂（酚酞的变色范围是pH=8～10）
C．加热Na2CO3溶液、NaHCO3溶液和CO2与H2O饱和溶液，它们的pH值都会上升
D．pH相同的氨水、氢氧化钠用蒸馏水稀释到原来的x倍、y倍至pH仍相同，则x＜y
18．燃料广泛应用于工农业生产和人民生活，随着科技的发展，人类正在更加合理地开发和利用燃料，并尽量追求环保理念．下列关于燃料的说法正确的是（　　）
A．氢气是具有热值高、无污染等优点的燃料
B．“可燃冰”是将水变为油的新型燃料
C．乙醇是比汽油更环保、不可再生的燃料
D．石油和煤是工厂经常使用的可再生的化石燃料
15．研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大磁记录性能越好．离子型氧化物MnO2和Fe3O4及Cr2O3中，磁性最大的是Fe3O4．
2．氧化铁黄（化学式为FeOOH）是一种黄色颜料，工业上用废铁为主要原料生产氧化铁黄的一种工艺流程如下：

（1）氧化铁黄中铁元素的化合价为+3，废铁在反应前常用热的纯碱溶液清洗表面油污，其原理是CO32-+H2O?HCO3-+OH-（写离子方程式）．
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（3）上述流程中，检验“洗涤”是否完全的方法是取最后一次洗涤液，加入少量氯化钡溶液，后加入适量稀盐酸，如未观察到白色沉淀，即可证明洗干净．
（4）氧化时应控制pH的合理范围是3.5-4.0，pH过小导致氧化铁黄产率较低的可能原因是PH过低导致氧化铁黄部分溶于酸．
（5）取1g样品进行纯度测试，将其溶解于足量稀盐酸中，后用一定浓度的过量NaOH溶液沉淀其中的铁元素，得到沉淀的质量为Bg，试用所给数据求出产品的纯度$\frac{89B}{107}$$\frac{（\;\;\;\;）}{（\;\;\;\;）}×$100%．
12．CoCl2•6H2O是一种饲料营养强化剂．一种利用水钴矿（主要成分为Co2O3、Co（OH）3，还含少量Fe2O3、Al2O3、MnO等）制取CoCl2•6H2O的工艺流程如下：

已知：①浸出液含有阳离子主要有H+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Al3+等；
②部分阳离子沉淀时溶液的pH见下表：（金属离子浓度为：0.01mol/L）
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Co（OH）2Al（OH）3Mn（OH）2
开始沉淀2.77.67.64.07.7
完全沉淀3.79.69.25.29.8
③CoCl2•6H2O熔点为86℃，加热至110～120℃时，失去结晶水生成CoCl2．
（1）写出浸出过程中Co2O3发生反应的离子方程式Co2O3+SO32-+4H+=2Co2++SO42-+2H2O．
（2）写出加适量NaClO3发生反应的主要离子方程式ClO3-+6Fe2++6H+=Cl-+6Fe3++3H2O．
（3）“加Na2CO3调pH至a”，过滤所得到的沉淀为Fe（OH）3、Al（OH）3．
（4）“操作1”中包含3个基本实验操作，依次是蒸发（浓缩），冷却（结晶）和过滤．
（5）萃取剂对金属离子的萃取率与pH的关系如图1．向“滤液”中加入萃取剂的目的是除去溶液中的Mn2+；其使用的最佳pH范围是B（填选项序号）．
A．2.0～2.5      B．3.0～3.5      C．4.0～4.5      D．5.0～5.5
（6）为测定粗产品中CoCl2•6H2O含量，称取一定质量的粗产品溶于水，加入足量AgNO3溶液，过滤、洗涤，将沉淀烘干后称其质量．通过计算发现粗产品中CoCl2•6H2O的质量分数大于100%，其原因可能是粗产品含有可溶性氯化物或晶体失去了部分结晶水（答一条即可）．
（7）已知某锂离子电池正极是LiCoO2，含Li+导电固体为电解质．充电时，Li+还原为Li，并以原子形式嵌
入电池负极材料碳-6（C6）中（如图2所示）．若该电池的总反应为LiCoO2+C6$?_{放电}^{充电}$CoO2+LiC6，则电池放电时的正极反应式为：CoO2+Li++e-=LiCoO2．
19．孔雀石主要成分是Cu2（OH）2CO3，还含少量FeCO3及Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备硫酸铜晶体的步骤如下

（1）步骤Ⅱ中试剂①是b（填代号）．
a．KMnO4　　　　　b．H2O2         c．Fe粉          d．KSCN
（2）步骤Ⅳ获得硫酸铜晶体，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作．
（3）高铁酸钾（K2FeO4）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂，它可以通过Fe（OH）3与KClO和KOH的混合液制备，写出此离子方程式：2Fe（OH）3+3C1O-+4OH-=2FeO42-+3C1-+5H2O．
在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为：2K2FeO4+3Zn═Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2　该电池正极发生的反应的电极反应式为：2FeO42ˉ+6eˉ+5H2O=Fe2O3+10 OH-．
（4）步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH．查阅有关资料得到如下数据，常温下Fe（OH）3的溶度积常数Ksp=8.0×10-38，Cu（OH）2的溶度积常数Ksp=3.0×10-20，通常认为残留在溶液中的离子浓度小于1×10-5 mol•L-1时就认为沉淀完全．设溶液2中Cu2+的浓度为3.0mol•L-1．步骤Ⅲ加入CuO目的是调节溶液的pH，根据以上数据计算应调节溶液的pH范围是3.3＜pH＜4．（已知 lg5=0.7）
（5）测定硫酸铜晶体（CuSO4•xH2O）中结晶水的x值：称取2.4g硫酸铜晶体，加热至质量不再改变时，称量粉末的质量为1.6g．则计算得x=4.4（计算结果精确到0.1）．
16．有机物的天然提取和人工合成往往得到的是混合物，假设给你一种这样的有机混合物让你研究，一般要采取的几个步骤是（　　）
A．分离、提纯→确定化学式→确定实验式→确定结构式
B．分离、提纯→确定结构式→确定实验式→确定化学式
C．分离、提纯→确定实验式→确定化学式→确定结构式
D．确定化学式→确定实验式→确定结构式→分离、提纯
17．下列说法正确的是（　　）
A．合成氨时，其他条件不变升高温度，反应速率v（H2）和氢气的平衡转化率均增大
B．3C（s）+CaO（s）=CaC2（s）+CO（g）在常温下不能自发进行，说明该反应的△H＞0
C．向氨水中不断通入CO2，随着CO2的增加，$\frac{c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$不断增大
D．铁表面镀铜时，铁与电源的正极相连，铜与电源的负极相连

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