Question

9．三頸瓶在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用非常廣泛，下面是三頸瓶在部分無機(jī)實(shí)驗(yàn)或有機(jī)實(shí)驗(yàn)中的一些應(yīng)用．
（1）在如圖1所示裝置中，進(jìn)行氨的催化氧化實(shí)驗(yàn)：向三頸瓶內(nèi)的濃氨水中不斷通入空氣，將紅熱的鉑絲插入瓶內(nèi)并接近液面．反應(yīng)過程中可觀察到瓶中有紅棕色氣體產(chǎn)生，鉑絲始終保持紅熱．實(shí)驗(yàn)過程中NH₃•H₂O的電離程度變大（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）實(shí)驗(yàn)室用如圖2所示裝置制備氨基甲酸銨（NH₂COONH₄），其反應(yīng)化學(xué)方程式：2NH₃（g）+CO₂（g）?
NH₂COONH₄（s），該反應(yīng)在干燥條件下僅生成氨基甲酸銨，若有水存在則生成碳酸銨或碳酸氫銨．

①寫出加入藥品之前實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)按圖所示組裝儀器，檢查裝置氣密性；反應(yīng)中若有水存在則生成碳酸氫銨的化學(xué)方程式是NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃．
②干燥管中盛放的藥品是氧化鈣或固體氫氧化鈉或堿石灰．簡述左側(cè)三頸瓶裝置制取氨氣的原理固體氫氧化鈉遇水放出大量熱，溫度升高，有利于氨氣逸出，同時(shí)C（OH^-）濃度增大，氨水的電離平衡左移，放出氨氣．
③對比碳酸鹽和酸的反應(yīng)制取CO₂，該實(shí)驗(yàn)利用干冰升華產(chǎn)生CO₂氣體的有優(yōu)點(diǎn)有不需要干燥，提供低溫環(huán)境，提高轉(zhuǎn)化率．
④有同學(xué)認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)裝置存在安全問題，請問可能面臨的安全問題是產(chǎn)品易堵塞導(dǎo)管，稀硫酸會倒吸．
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”），在潮濕的空氣中釋放出氨而變成碳酸氫銨．取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品0.7830g，用足量石灰水充分處理后，使樣品中碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質(zhì)量為1.000g，則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是70%．

Answer 1

分析 （1）濃氨水受熱分解生成氨氣，氨氣與空氣中的氧氣在鉑絲催化條件下生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，鉑絲始終保持紅熱說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，氨水濃度減小，所以NH₃•H₂O的電離程度變大；
（2）①分析裝置圖可知，氣體反應(yīng)過程來制備物質(zhì)，需要組裝好儀器后，檢查裝置氣密性；有水會和氨氣、二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉；
②反應(yīng)物氨氣必須是干燥的，需要用堿性干燥劑干燥，如堿石灰、固體氫氧化鈉或氧化鈣等；利用固體氫氧化鈉或堿石灰或氧化鈣固體溶解放熱分析；
③干冰制取的二氧化碳中不含雜質(zhì)，不需要干燥；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，干冰變?yōu)槎�氧化碳吸收熱量，有利于增大反�?yīng)物轉(zhuǎn)化率；
④依據(jù)裝置圖中流程分析，安全問題主要是堵塞導(dǎo)氣管，液體發(fā)生倒吸；依據(jù)反應(yīng)過程中的產(chǎn)物分析，不能把污染性的氣體排放到空氣中，吸收易溶于水的氣體需要放倒吸；
⑤氨基甲酸銨可用作肥料，其肥效和尿素比，依據(jù)計(jì)算的氮元素含量分析；碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品中，使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，依據(jù)碳元素守恒和混合物質(zhì)量計(jì)算物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）濃氨水受熱分解生成氨氣，氨氣與空氣中的氧氣在鉑絲催化條件下生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮與水反應(yīng)生成硝酸，方程式依次為：4NH₃+5O₂$\frac{\underline{催化劑}}{△}$4NO+6H₂O，2NO+O₂=2NO₂，3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO，鉑絲始終保持紅熱說明反應(yīng)是放熱反應(yīng)，氨水濃度減小，所以NH₃•H₂O的電離程度變大；
故答案為：變大；
（2）①分析裝置圖可知，是利用氣體反應(yīng)制備物質(zhì)，加入藥品之前實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)是按圖組裝好儀器，檢查裝置氣密性；有水會和氨氣、二氧化碳反應(yīng)生成碳酸氫鈉，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；
故答案為：按圖所示組裝儀器，檢查裝置氣密性；NH₃+CO₂+H₂O=NH₄HCO₃；
②由于制備氨基甲酸銨的原料氨氣必須是干燥的，以防止副反應(yīng)的發(fā)生，因此生成的氨氣必須進(jìn)行干燥，因?yàn)榘睔馐菈A性氣體，所以干燥氨氣應(yīng)該用氧化鈣或固體氫氧化鈉或堿石灰，固體氫氧化鈉遇水放出大量熱，溫度升高，有利于氨氣逸出，同時(shí)C（OH^-）濃度增大，氨水的電離平衡左移，放出氨氣；
故答案為：氧化鈣或固體氫氧化鈉或堿石灰；固體氫氧化鈉遇水放出大量熱，溫度升高，有利于氨氣逸出，同時(shí)C（OH^-）濃度增大，氨水的電離平衡左移，放出氨氣；
③碳酸鹽和酸反應(yīng)制CO₂，則生成的CO₂必須進(jìn)行凈化和干燥處理，而直接利用干冰制備CO₂，不需要干燥；又因?yàn)樵摲磻?yīng)是放熱反應(yīng)，提供低溫環(huán)境，可以提高轉(zhuǎn)化率；
故答案為：不需要干燥，提供低溫環(huán)境，提高轉(zhuǎn)化率；
④依據(jù)裝置圖中流程分析，安全問題主要是堵塞導(dǎo)氣管，液體發(fā)生倒吸；依據(jù)反應(yīng)過程中的產(chǎn)物分析，不能把污染性的氣體排放到空氣中，吸收易溶于水的氣體需要放倒吸，實(shí)驗(yàn)裝置存在安全問題產(chǎn)品易堵塞導(dǎo)管，稀硫酸會倒吸；
故答案為：產(chǎn)品易堵塞導(dǎo)管，稀硫酸會倒吸；
⑤氨基甲酸銨可用作肥料，含氮量=$\frac{2×14}{78}$×100%=35.9%，尿素含氮量=46.7%，所以其肥效比尿素低；
取因部分變質(zhì)而混有碳酸氫銨的氨基甲酸銨樣品0.7830g，用足量石灰水充分處理后，使碳元素完全轉(zhuǎn)化為碳酸鈣，過濾、洗滌、干燥，測得質(zhì)量為1.000g．物質(zhì)的量為0.010mol，設(shè)樣品中氨基甲酸銨物質(zhì)的量為x，碳酸氫銨物質(zhì)的量為y，則
x+y=0.01  
78x+79y=0.7830
解得x=0.007mol
y=0.0023ol
則樣品中氨基甲酸銨的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.007mol}{0.01mol}$×100%=70%，
故答案為：低；70%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，主要是氨氣的制備方法，氨基甲酸的制備實(shí)驗(yàn)裝置分析判斷，實(shí)驗(yàn)基本操作，混合物分離的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，有關(guān)混合物的計(jì)算，題目難度中等．