Question

9．三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛，下面是三颈瓶在部分无机实验或有机实验中的一些应用．
（1）在如图1所示装置中，进行氨的催化氧化实验：向三颈瓶内的浓氨水中不断通入空气，将红热的铂丝插入瓶内并接近液面．反应过程中可观察到瓶中有红棕色气体产生，铂丝始终保持红热．实验过程中NH₃•H₂O的电离程度变大（填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）实验室用如图2所示装置制备氨基甲酸铵（NH₂COONH₄），其反应化学方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）?
NH₂COONH₄（s），该反应在干燥条件下仅生成氨基甲酸铵，若有水存在则生成碳酸铵或碳酸氢铵．

①写出加入药品之前实验操作的要点按图所示组装仪器，检查装置气密性；反应中若有水存在则生成碳酸氢铵的化学方程式是NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃．
②干燥管中盛放的药品是氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰．简述左侧三颈瓶装置制取氨气的原理固体氢氧化钠遇水放出大量热，温度升高，有利于氨气逸出，同时C（OH^-）浓度增大，氨水的电离平衡左移，放出氨气．
③对比碳酸盐和酸的反应制取CO₂，该实验利用干冰升华产生CO₂气体的有优点有不需要干燥，提供低温环境，提高转化率．
④有同学认为该实验装置存在安全问题，请问可能面临的安全问题是产品易堵塞导管，稀硫酸会倒吸．
⑤氨基甲酸氨可用作肥料，其肥效比尿素[CO（NH₂）₂]低（填“高”或“低”），在潮湿的空气中释放出氨而变成碳酸氢铵．取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7830g，用足量石灰水充分处理后，使样品中碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g，则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数是70%．

Answer 1

分析 （1）浓氨水受热分解生成氨气，氨气与空气中的氧气在铂丝催化条件下生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，铂丝始终保持红热说明反应是放热反应，氨水浓度减小，所以NH₃•H₂O的电离程度变大；
（2）①分析装置图可知，气体反应过程来制备物质，需要组装好仪器后，检查装置气密性；有水会和氨气、二氧化碳反应生成碳酸氢钠；
②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；利用固体氢氧化钠或碱石灰或氧化钙固体溶解放热分析；
③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；
④依据装置图中流程分析，安全问题主要是堵塞导气管，液体发生倒吸；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；
⑤氨基甲酸铵可用作肥料，其肥效和尿素比，依据计算的氮元素含量分析；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量分数．

解答 解：（1）浓氨水受热分解生成氨气，氨气与空气中的氧气在铂丝催化条件下生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，方程式依次为：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化剂}}{△}$4NO+6H₂O，2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，铂丝始终保持红热说明反应是放热反应，氨水浓度减小，所以NH₃•H₂O的电离程度变大；
故答案为：变大；
（2）①分析装置图可知，是利用气体反应制备物质，加入药品之前实验操作的要点是按图组装好仪器，检查装置气密性；有水会和氨气、二氧化碳反应生成碳酸氢钠，反应的化学方程式为：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；
故答案为：按图所示组装仪器，检查装置气密性；NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；
②由于制备氨基甲酸铵的原料氨气必须是干燥的，以防止副反应的发生，因此生成的氨气必须进行干燥，因为氨气是碱性气体，所以干燥氨气应该用氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰，固体氢氧化钠遇水放出大量热，温度升高，有利于氨气逸出，同时C（OH^-）浓度增大，氨水的电离平衡左移，放出氨气；
故答案为：氧化钙或固体氢氧化钠或碱石灰；固体氢氧化钠遇水放出大量热，温度升高，有利于氨气逸出，同时C（OH^-）浓度增大，氨水的电离平衡左移，放出氨气；
③碳酸盐和酸反应制CO₂，则生成的CO₂必须进行净化和干燥处理，而直接利用干冰制备CO₂，不需要干燥；又因为该反应是放热反应，提供低温环境，可以提高转化率；
故答案为：不需要干燥，提供低温环境，提高转化率；
④依据装置图中流程分析，安全问题主要是堵塞导气管，液体发生倒吸；依据反应过程中的产物分析，不能把污染性的气体排放到空气中，吸收易溶于水的气体需要放倒吸，实验装置存在安全问题产品易堵塞导管，稀硫酸会倒吸；
故答案为：产品易堵塞导管，稀硫酸会倒吸；
⑤氨基甲酸铵可用作肥料，含氮量=$\frac{2×14}{78}$×100%=35.9%，尿素含氮量=46.7%，所以其肥效比尿素低；
取因部分变质而混有碳酸氢铵的氨基甲酸铵样品0.7830g，用足量石灰水充分处理后，使碳元素完全转化为碳酸钙，过滤、洗涤、干燥，测得质量为1.000g．物质的量为0.010mol，设样品中氨基甲酸铵物质的量为x，碳酸氢铵物质的量为y，则
x+y=0.01  
78x+79y=0.7830
解得x=0.007mol
y=0.0023ol
则样品中氨基甲酸铵的物质的量分数=$\frac{0.007mol}{0.01mol}$×100%=70%，
故答案为：低；70%．

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．