Question

实验室制备氨基甲酸铵（NH₂COONH₄）的反应如下：2NH₃（g）+CO₂（g）?NH₂COONH₄（s）△H＜0，该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵，若有水存在氨基甲酸铵则发生水解．某学习小组设计如图1装置制取氨基甲酸铵，实验步骤如图：

步骤1：检查装置的气密性．
步骤2：在相应仪器中装入药品，其中在三颈烧瓶中加入足量的氢氧化钠固体，恒压滴液漏斗中装入浓氨水．
步骤3：滴加浓氨水并搅拌，调节反应速率，在反应器中得到产品．
请回答问题：
（1）和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗的优点是

 

；干燥管中盛放的药品是

 

．
（2）该实验利用干冰升华产生CO₂气体的优点有

 

．
（3）装置C中CCl₄的作用是

 

．
（4）已知：NH₂COONH₄+2H₂O?NH₄HCO₃+NH₃?H₂O．该小组用制取的产品配成三份不同浓度的氨基甲酸铵溶液测定水解反应速率，得到c（NH₂COO^-）随时间变化趋势如图2所示．
①15℃反应到12min时，氨基甲酸铵的转化率为

 

．
②根据图中信息，如何说明该水解反应速率随温度升高而增大

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质的量或浓度随时间的变化曲线

专题：实验设计题

分析：（1）恒压滴液漏斗代替分液漏斗可以平衡内外压强，使氨水顺利滴下；反应物氨气必须是干燥的，需要用碱性干燥剂干燥，如碱石灰、固体氢氧化钠或氧化钙等；
（2）干冰制取的二氧化碳中不含杂质，不需要干燥；该反应为放热反应，干冰变为二氧化碳吸收热量，有利于增大反应物转化率；
（3）氨气有毒，需要吸收氨气，“若有水存在氨基甲酸铵则发生水解”，则用盛有四氯化碳的装置C防止水分进入反应发生装置；
（4）①根据曲线变化判断15℃反应到12min时氨基甲酸铵的转化量，然后根据初始量计算出转化率；
②由图象数据可以得出，用不同初始浓度，不同温度下的平均速率的大小来说明．

解答： 解：（1）和普通分液漏斗相比，恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下，所以将普通分液漏斗改为恒压滴液漏斗；
由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的，以防止副反应的发生，因此生成的氨气必须进行干燥，因为氨气是碱性气体，所以干燥氨气应该用氧化钙或碱石灰，
故答案为：恒压滴液漏斗上部和三颈烧瓶气压相通，可以保证恒压滴液漏斗中的液体顺利滴下；氧化钙或碱石灰；
（2）碳酸盐和酸反应制CO₂，则生成的CO₂必须进行净化和干燥处理，而直接利用干冰制备CO₂，不需要干燥；又因为该反应是放热反应，提供低温环境，可以提高转化率，
故答案为：干冰升华吸收热量，提供低温环境使氨基甲酸铵的合成反应向正反应方向移动，提高了反应产率；
（3）装置C中稀硫酸用于吸收反应剩余的氨气，氨基甲酸铵容易水解，通过四氯化碳的稀硫酸混合液可防止空气中水蒸气加入反应器，
故答案为：吸收氨气，防止水蒸气进入反应器使产品水解；
（4）①15℃反应到12min时，氨基甲酸铵的物质的量为2.15mol，反应开始时氨基甲酸铵的物质的量为2.4mol，则氨基甲酸铵的转化率为：

2.4mol-2.15mol

2.4mol

×100%≈10.4%，
故答案为：10.4%；
②根据图中信息，25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小，但0～6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大，说明25.0℃时反应物氨基甲酸铵的平均速率比15.0℃时的平均速率大，由此可以推断氨基甲酸铵水解反应速率随温度升高而增大，
故答案为：25℃时反应物的起始浓度比15.0℃时小，但0～6 min时的曲线斜率比15.0℃时的曲线斜率大．

点评：本题通过实验室制备氨基甲酸铵的原理，考查了物质制备方案的设计，题目难度中等，为高考的高频题，试题综合性较强，知识点较全面，正确理解制备原理为解答关键，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．