Question

1．氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）是一种白色固体，易分解，易吸水，溶于水后与水反应生成碳酸氢铵和一水合氨：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃•H₂O．可用作肥料、灭火剂、洗涤剂等．某化学兴趣小组模拟工业原理制备氨基甲酸铵，反应的方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0．

（1）如图1所示装置制取氨气，你所选择的试剂是???浓氨水与氢氧化钠固体（CaO、碱石灰）??????????．
（2）制备氨基甲酸铵的装置如图2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．当悬浮物较多时，停止制备．
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降低温度，促平衡正向移动，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）．液体石蜡鼓泡瓶的作用是通过观察气泡，调节NH₃与CO₂的通入比例．
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．真空40℃以下烘干
③尾气处理装置如图3所示．
浓硫酸的作用：吸收多余的氨气、防止空气中的水蒸气进入反应器使氨基甲酸铵水解．
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.1730g，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1.500g．则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为80%．
[Mr（NH₂COONH₄）=78，Mr（NH₄HCO₃）=79，Mr（CaCO₃）=100]．

Answer 1

分析 本题是利用氨气和二氧化碳在四氯化碳有机溶剂里通过加热制得氨基甲酸铵的制备实验方案的设计，题中涉及到氨气的实验室制备、反应器温度的控制、二氧化碳气流的控制以及反应混合物的分离与提纯，以及产品纯度分析．
（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；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； 得到的产品需要干燥，可结合稳定性考虑采取的方法；
③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，另外还可以结合浓硫酸的吸水性和产品易水解考虑；
（3）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，依据碳原子守恒和混合物质量计算出二者的物质的量，再计算出物质的量分数．

解答 解：（1）把浓氨水滴入到固体氧化钙或氢氧化钠，在溶解过程中放热使浓氨水分解生成氨气，故答案为：浓氨水与生石灰或氢氧化钠固体等； 
（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，故答案为：降低温度，促平衡正向移动，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）；通过观察气泡，调节NH₃与CO₂通入比例；
②制备氨基甲酸铵的装置如图2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，为防止产品分解和被氧化，采用真空40℃以下烘干，
故答案为：过滤；c；
③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：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；
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.1730g，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1.500g，碳酸钙物质的量为$\frac{1.500g}{100g/mol}$=0.015mol，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=0.015  78x+79y=1.1730
解得x=0.012mol    y=0.003mol
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数为$\frac{0.012mol}{0.012mol+0.03mol}×100%$=80%，故答案为：80%．

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．