Question

10．氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解、易水解，可用做肥料、灭火剂、洗涤剂等．某小组模拟制备氨基甲酸铵的反应为：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．（温度对反应的影响比较灵敏）
（1）如用下图装置和选用的试剂制取氨气，其中错误的是AC；氨气的实验室制法的化学方程式是2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O．

（2）制备氨基甲酸铵的装置如下图所示，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发生器用冰水冷却的原因是降温提高反应物转化率、防止产物分解；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；
双通玻璃管的作用是防止倒吸；浓硫酸的作用是吸收多余氨气，防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
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c（填写选项序号）．
a．常压加热烘干         b．高压加热烘干         c．减压40℃以下烘干
（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．请利用下列试剂，设计实验方案，对制得的氨基甲酸铵中的杂质进行成分探究．取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解，向试管中加入过量的BaCl₂溶液，若溶液不变浑浊，证明固体中不含碳酸铵，否则含有碳酸铵；取试管中的上层清液，滴加澄清石灰水，若变浑浊，证明固体中含有碳酸氢铵，否则不含碳酸氢铵
限选试剂：蒸馏水、稀HNO₃、BaCl₂溶液、澄清石灰水、AgNO₃溶液、稀盐酸．

Answer 1

分析 本题是探究模拟工业原理制备氨基甲酸铵，涉及利用浓氨水与氢氧化钠固体制备氨气，再将氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合生成氨基甲酸铵，因反应是放热反应，为了防止产物因温度高分解及提高反应物的转化率，选择利用冰水进行水浴降温，另外还涉及到产品的提纯及尾气的处理，
（1）A、装置中氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，氨气和氯化氢在冷却时又结合成氯化铵，会堵塞导管；
B、将浓氨水滴入氧化钙中，氧化钙与水反应放热，促使氨气挥发，可以制得氨气；
C、氯化铵与氢氧化钙加热分解生成氨气，同时有水生成，试管口高于试管底，水会流入试管底部，会使试管破裂；
D、浓氨水加热，促使氨气挥发，可以制得氨气；
实验室用氯化铵与氢氧化钙加热制得氨气；
（2）①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；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；实验中有未反应的氨气会污染空气，所以要进行尾气吸收，同时要防止空气中的水蒸气进入装置使氨基甲酸铵水解；
②生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，利用过滤得到的氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解，应选择低温干燥；
（3）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，静置溶液不变浑浊，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澄清石灰水，看溶液是否变浑浊证明固体中是否含有碳酸氢铵．

解答 解：本题是探究模拟工业原理制备氨基甲酸铵，涉及利用浓氨水与氢氧化钠固体制备氨气，再将氨气和二氧化碳通入四氯化碳中，不断搅拌混合生成氨基甲酸铵，因反应是放热反应，为了防止产物因温度高分解及提高反应物的转化率，选择利用冰水进行水浴降温，另外还涉及到产品的提纯及尾气的处理，
（1）A、装置中氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，氨气和氯化氢在冷却时又结合成氯化铵，会堵塞导管，故A有错误；
B、将浓氨水滴入氧化钙中，氧化钙与水反应放热，促使氨气挥发，可以制得氨气，故B正确；
C、氯化铵与氢氧化钙加热分解生成氨气，同时有水生成，试管口高于试管底，水会流入试管底部，会使试管破裂，故C有错误；
D、浓氨水加热，促使氨气挥发，可以制得氨气，故D正确；
故选AC；
实验室用氯化铵与氢氧化钙加热制得氨气，反应方程式为2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O，
故答案为：AC；2NH₄Cl+Ca（OH）₂$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2NH₃ ↑+CaCl₂+2H₂O；
（2）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，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，双通玻璃管的作用是防止液体倒吸，实验中有未反应的氨气会污染空气，所以浓硫酸的作用是吸收多余氨气，防止空气中水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解，
故答案为：降温提高反应物转化率、防止产物分解；通过观察气泡，调节NH₃与CO₂通入比例；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；
②生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，利用过滤得到的氨基甲酸铵（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，故选c，故答案为：过滤；c；
（3）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，实验操作为取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解，向试管中加入过量的BaCl₂溶液，若溶液不变浑浊，证明固体中不含碳酸铵，否则含有碳酸铵；取试管中的上层清液，滴加澄清石灰水，若变浑浊，证明固体中含有碳酸氢铵，否则不含碳酸氢铵，
故答案为：取少量固体样品于试管中，加入蒸馏水至固体溶解，向试管中加入过量的BaCl₂溶液，若溶液不变浑浊，证明固体中不含碳酸铵，否则含有碳酸铵；取试管中的上层清液，滴加澄清石灰水，若变浑浊，证明固体中含有碳酸氢铵，否则不含碳酸氢铵．

点评 本题考查了物质制备实验的设计应用，主要是氨气的制备方法，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．