Question

7．氨基甲酸铵（H₂NCOONH₄）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．某化学兴趣小组用如下方法制备氨基甲酸铵，反应的化学方程式为2NH₃（g）+CO₂（g）═H₂NCOONH₄（s）△H＜0．
请回答下列问题．
（1）实验室通常采用图1装置制取氨气，所选择的试剂是氯化铵和氢氧化钙．
（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是此反应为放热反应，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）．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．
②从反应后的混合物中分离出产品的实验方法（填操作名称）过滤．为了得到干燥产品，应采取的方法是（填写选项序号）c．
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，能否将浓H₂SO₄改为稀H₂SO₄（填“能”或“否”）否，理由是浓硫酸可以防止水蒸气进入反应容器使氨基甲酸铵水解（或者稀硫酸中水蒸气可能进入反应容器导致氨基甲酸铵水解）．
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.570g，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2.000g．则样品中氨基甲酸铵的质量分数为49.68%．

Answer 1

分析 （1）装置1是利用固体加热制取气体的装置，实验室常利用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气；
（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；
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氨基甲酸铵易水解，将浓H₂SO₄改为稀H₂SO₄，稀硫酸中水蒸气可能进入反应容器导致氨基甲酸铵水解；
（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，依据碳元素守恒和混合物质量计算物质的质量分数．

解答 解：（1）装置1是利用固体加热制取气体的装置，铵盐和碱加热生成氨气，氢氧化钙与氯化铵加热反应生成氯化钙和氨气、水，则实验室制取氨气的化学方程式为：Ca（OH）₂+2NH₄Cl$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O，
故答案为：氯化铵和氢氧化钙；
（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：此反应为放热反应，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）；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；
故答案为：过滤；c；
③氨基甲酸铵易水解，浓硫酸可以防止水蒸气进入反应容器使氨基甲酸铵水解，但将浓H₂SO₄改为稀H₂SO₄，稀硫酸中水蒸气可能进入反应容器导致氨基甲酸铵水解，所以不能将浓H₂SO₄改为稀H₂SO₄，
故答案为：否；浓硫酸可以防止水蒸气进入反应容器使氨基甲酸铵水解（或者稀硫酸中水蒸气可能进入反应容器导致氨基甲酸铵水解）；
（3）取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品1.570g，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2.000g．物质的量为$\frac{2.000g}{100g/mol}$=0.02mol，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，由碳元素守恒可知，
x+y=0.02 78x+79y=1.570g
解得x=0.01mol y=0.01mol
则样品中氨基甲酸铵的质量分数=$\frac{0.01mol×78g/mol}{1.570g}$×100%≈49.68%，
故答案为：49.68%．

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．