题目内容

15．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．某化学兴趣小组模拟制备氨基甲酸铵，并探究其分解反应平衡常数．反应的化学方程式：2NH3（g）+CO2（g） $?_{分解}^{制备}$NH2COONH4（s）．请按要求回答下列问题：
（1）请在图1方框内画出用浓氨水与生石灰制取氨气的装置简图．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2所示．生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中．

①从反应后的混合物中分离出产品的实验方法是过滤（填操作名称）．
②图3中浓硫酸的作用是吸收未反应的氨气，防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
（3）将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），在恒定温度下使其达到分解平衡．实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：
温度（℃）15.020.025.030.035.0
平衡总压强（kPa）5.78.312.017.124.0
平衡气体总浓度（×10-3mol/L）2.43.44.86.89.4
①下列选项可以判断该分解反应达到平衡的是AC．
A．密闭容器内混合气体的压强不变
B．密闭容器内物质总质量不变
C．密闭容器中混合气体的密度不变
D．密闭容器中氨气的体积分数不变
②该分解反应的焓变△H＞0（填“＞”、“=”或“＜”），25.0℃时分解平衡常数的值=1.6384×10-8．
③取一定量的氨基甲酸铵固体放在一个带活塞的密闭真空容器中，在25.0℃下达到分解平衡．若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量将增加（填“增加”，“减少”或“不变”）．

分析 （1）用分液漏斗盛放浓氨水，锥形瓶中盛放生石灰，将浓氨水放入锥形瓶与生石灰混合反应生成氨气；
（2）①分离互不相溶的固体与液态应采取过滤方法；
②浓硫酸吸收未反应的氨气，防止污染空气，还可以防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解；
（3）①可逆反应到达平衡时，正逆反应速率相等，各组分的浓度、含量不变，由此衍生的其它一些量不变，判断平衡的物理量应随反应进行发生变化，该物理量由变化到不再变化，说明到达平衡；
②由表中数据可知，温度越高，平衡时压强越大，而正反应为气体体积增大的反应，说明升高温度平衡向正反应向移动；
由方程式可知，分解得到氨气与二氧化碳浓度之比为2：1，据此计算各自浓度，代入平衡常数表达式K=c2（NH3）×c（CO2）计算；
③若在恒温下压缩容器体积，压强增大，正反应为气体体积增大的反应，不利于分解进行．

解答 解：（1）用分液漏斗盛放浓氨水，锥形瓶中盛放生石灰，将浓氨水放入锥形瓶与生石灰混合反应生成氨气，制取氨气的装置简图为：，
故答案为：；
（2）①生成的氨基甲酸铵小晶体悬浮在四氯化碳中，分离互不相溶的固体与液态应采取过滤方法，
故答案为：过滤；
②浓硫酸吸收未反应的氨气，防止污染空气，由于氨基甲酸铵水解易水解，浓硫酸还可以防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解，
故答案为：吸收未反应的氨气，防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解；
（3）①A．分解反应是气体体积增大的反应，随反应进行压强增大，密闭容器内混合气体的压强不变，说明到达平衡，故A正确；
B．密闭容器内物质总质量水中不变，不能说明反应到达平衡，故B错误；
C．随反应进行气体的质量增大，密闭容器中混合气体的密度不变，说明混合气体总质量不变，说明反应到达平衡，故C正确；
D．密闭容器中反应后氨气与二氧化碳的体积之比始终为2：1，体积分数不变，故D错误，
故选：AC；
②由表中数据可知，温度越高，平衡时压强越大，而正反应为气体体积增大的反应，说明升高温度平衡向正反应向移动，则正反应为吸热反应，即△H＞0；
由方程式可知，分解得到氨气与二氧化碳浓度之比为2：1，平衡气体总浓度为4.8×10-3mol/L，故氨气浓度为3.2×10-3mol/L，二氧化碳浓度为1.6×10-3mol/L，平衡常数K=c2（NH3）×c（CO2）=（3.2×10-3）2×1.6×10-3=1.6384×10-8，
故答案为：＞；1.6384×10-8；
③若在恒温下压缩容器体积，压强增大，正反应为气体体积增大的反应，平衡向逆反应移动，不利于分解进行，氨基甲酸铵固体的质量将增加，
故答案为：增加．

点评 本题考查物质制备实验、物质的分离提纯、对试剂的分析评价、平衡状态判断、化学平衡影响元素及计算等，需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力，题目难度中等．

练习册系列答案
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13．乙烯是石油裂解气的主要成分，它的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平．请回答下列问题．
（1）乙烯的电子式，结构简式H2C=CH2．
（2）鉴别甲烷和乙烯的试剂是BD（填序号）．
A．稀硫酸   B、溴的四氯化碳溶液   C．水    D．酸性高锰酸钾溶液
（3）下列物质中，可以通过乙烯加成反应得到的是ACD（填序号）．
A．CH3CH3 B．CH3CHCl2 C．CH3CH2OH    D．CH3CH2Br
（4）已知 2CH3CHO+O2$→_{△}^{催化剂}$2CH3COOH．若以乙烯为主要原料合成乙酸，其合成路线如图所示．
乙烯$\stackrel{①}{→}$A$\stackrel{②}{→}$B$\stackrel{③}{→}$乙酸
反应②的化学方程式为2CH3CH2OH+O2$→_{△}^{Cu}$2CH3CHO+2H2O．
工业上以乙烯为原料可以生产一种重要的合成有机高分子化合物，其反应的化学方程式为，反应类型是加聚反应．
（5）有机化学中常用18O原子作示踪原子来研究乙酸（）与乙醇（）反应生成酯（）和水的反应机理，反应过程中酸分子断裂C-O单键，醇分子断裂O-H键．试完成下列反应方程式：
+CH3CH2-18O-H$\stackrel{一定条件}{→}$CH3CO18OCH2CH3+H2O．
14．下列叙述正确的是（　　）
A．直径介于1～100nm之间的微粒称为胶体
B．用过滤的方法可以将胶体和溶液分离
C．利用丁达尔效应可以区别溶液和胶体
D．胶体区别于其他分散系的本质特征是丁达尔效应
3．实验室用含有杂质（FeO、Fe2O3）的废CuO制备胆矾晶体经历下列过程（Fe3+在pH=5时已完全沉淀）：
下列分析正确的是（　　）
A．用98%的浓硫酸配制溶解所用的4.5 mol•L-1的稀硫酸，只需3种玻璃仪器
B．步骤②目的是将溶液Ⅰ中的Fe2+充分转化成Fe3+，实验操作是向溶液Ⅰ中通入足量的氯气
C．利用Cu（OH）2替代CuO也可调节溶液pH而不影响实验结果
D．步骤④之后的实验操作是蒸干溶剂结晶，所需仪器是蒸发皿、玻璃棒、酒精灯、泥三角、三脚架
10．化学小组采用类似制乙酸乙酯的装置（如下图），用环己醇制备环己烯．

已知：
密度（g/cm3）熔点（℃）沸点（℃）溶解性
环己醇0.9625161能溶于水
环己烯0.81-10383难溶于水
（1）制备粗品
将12.5mL环己醇加入试管A中，再加入1mL浓硫酸，摇匀后放入碎瓷片（防止爆沸），缓慢加热至反应完全，在试管C内得到环己烯粗品．
①导管B除了导气外还具有的作用是冷凝．
②试管C置于冰水浴中的目的是防止环己烯的挥发．
（2）制备精品
①环己烯粗品中含有环己醇和少量酸性杂质等．加入饱和食盐水，振荡、静置、分层，环己烯在上层（填“上”或“下”），分液后用C（填入编号）洗涤．
A．KMnO4溶液         B．稀H2SO4C．Na2CO3溶液
②再将环己烯按上图装置蒸馏，冷却水从g口进入（填“g”或“f”）．蒸馏时要加入生石灰，其目的是除去水分．
③收集产品时，控制的温度应在83℃左右，实验制得的环己烯精品质量低于理论产量，可能的原因是C．
A．蒸馏时从70℃开始收集产品
B．环己醇实际用量多了
C．制备粗品时环己醇随产品一起蒸出
（3）以下区分环己烯精品和粗品的方法，合理的是BC．
A．分别加入酸性高锰酸钾溶液
B．分别加入用金属钠
C．分别测定沸点．
20．高氯酸铵可用于火箭推进剂，实验室可由NaClO3等原料制取（部分物质溶解度如图1），其实验流程如图2：

（1）氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为4NaClO3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3NaClO4+NaCl．
（2）80℃时浸取液冷却至0℃过滤，滤渣的主要成分为：NaClO4（写化学式）．
（3）反应器中加入氯化铵饱和溶液发生反应的离子方程式为NH4++ClO4-=NH4ClO4．
（4）已知：2NH4ClO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$N2↑+2O2↑+Cl2↑+4H2O，现可提供下列试剂：
a．饱和食盐水   b．浓H2SO4    c．NaOH溶液     d．Mg      e．Cu     f．Fe
利用图3装置对高氯酸铵热分解产生的三种气体进行分别吸收或收集．
①E中收集到的气体可能是N2 （填化学式）．
②A、B、C中盛放的药品依次可以是Ⅱ（选填：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）．
Ⅰ．a b dⅡ．c b eⅢ．b c f．
7．聚合硫酸铁又称聚铁，是一种广泛用于污水处理的高效无机高分子混凝剂，化学式为[Fe2（OH）n（SO4）3-0.5n]m（1≤n＜6）．实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量FeS、SiO2等）制备聚铁的过程如下：

（1）将②中的产生的气体Y通入下列溶液中，溶液中看不出变化的是BE（填序号）．
A．紫色石蕊溶液      B．NaOH溶液      C．品红溶液
D．溴水       E．BaCl2溶液
（2）过程①中，FeS和O2、H2SO4反应的化学方程式为：4FeS+3O2+6H2SO4=2Fe2（SO4）3+6H2O+4S．
（3）利用溶液X加入物质Fe，然后蒸发结晶也可制备绿矾（FeSO4•7H2O）．蒸发结晶需要使用酒精灯、三角架、泥三角，还需要的仪器有蒸发皿、玻璃棒；上述过程④中，将溶液Z加热到70一80℃，这样做的目的是促进Fe3+的水解．
（ 4）为测量所得到的聚铁样品中铁元素的质量分数．①用分析天平称取2.00g样品；②将样品溶于足量的盐酸后，加入过量的氯化钡溶液；③过滤、洗涤、干燥，称量，得固体质量为2.33g．若该聚铁中n=4，则该聚铁样品中铁元素的质量分数为56.0%．（假设杂质中不含铁元素和硫元素）．
4．雾霾天气严重影响人们的生活，其中氮氧化物和硫氧化物是造成雾霾天气的主要原因之一．消除氮氧化物和硫氧化物有多种方法．可用活性炭还原法可以处理氮氧化物．某研究小组向某密闭容器中加入一定量的活性炭和NO，发生反应：C（s）+2NO（g）═N2（g）+CO2（g）△H=Q kJ•mol-1．在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：
 时间（min）

浓度（mol•L-1）		01020304050
NO1.000.580.400.400.480.48
N200.210.300.300.360.36
CO200.210.300.300.360.36
0～10min内，CO2的平均反应速率v（CO2）=0.021mol/（L．min），反应进行到30min时，NO 的转化率=60%．
5．地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题．文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响．
（1）实验前：①先用0.1mol•L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是去除铁粉表面的氧化物等杂质，然后用蒸馏水洗涤至中性；
②将KNO3溶液的pH调至2.5；
③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入N2（写化学式）．
（2）如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O．t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是生成的Fe2+水解．
（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：温度；
假设三：铁粉颗粒大小；
…．．
（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论．（已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定）
实验步骤及结论：①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中；
②调节溶液呈酸性且pH各不相同，并通入N2；
③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉；
④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3-的浓度；
若pH不同的KNO3溶液中，测出的NO3-的浓度不同，表明pH对脱氮速率有影响，否则无影响．

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