Question

【題目】光氣(COCl2)在農(nóng)藥、醫(yī)藥、工程塑料等方面都有廣泛應(yīng)用，光氣常溫下為無色氣，有腐草味，低溫時為黃綠色液體，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水迅速水解，生成氯化氫。某實驗小組利用如下實驗裝置合成光氣并利用光氣與濃氨水反應(yīng)制備尿素[CO(NH2)2]。主要實驗裝置(夾持裝置略去)及操作步驟如下：

①按如圖連接裝置，檢驗裝置的氣密性，然后加裝實驗藥品；

②打開活塞a.，向A中緩慢通入干燥的熱空氣；

③一段時間后，裝置D中溶液會出現(xiàn)分層現(xiàn)象，且混合液上方有大量白色煙霧；

已知：3CC14+Al2O3=3COCl2+2AlC13

回答下列問題：

(1)檢驗整個裝置的氣密性的方法：___。

(2)步驟②中通入干燥的熱空氣的作用為___。

(3)裝置C的作用___。

(4)裝置D中反應(yīng)除生成尿素[CO(NH2)2］外，還有NH4Cl生成，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___。。

(5)分離裝置D中混合液的操作名稱為___。

(6)裝置E中足量的NaOH溶液與少量的光氣反應(yīng)的離子方程式為：___。

(7)實驗后，將D中溶液先蒸發(fā)結(jié)晶，再用重結(jié)晶的方法得到尿素晶體(含有少量的NH4Cl雜質(zhì))，測定所得晶體中尿素的百分含量的方法：將7.07g晶體中所含氮完全轉(zhuǎn)化為氨氣所得氨氣用100mL2.00molL-1的硫酸溶液完全吸收，取吸收液10mL用0.4000molL-1的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

①到達(dá)滴定終點(diǎn)時，消耗氫氧化鈉45.00mL，則該晶體中尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___(保留3位有效數(shù)字)。

②若滴定前未用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管，則測得該體晶中尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)___(選填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

【答案】關(guān)閉活塞a，將裝置末端導(dǎo)管插入盛水的燒杯中，加熱裝置A，觀察末端導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，末端導(dǎo)管口有一段水柱 加熱蒸發(fā)CCl4，并且將熱的CC14氣體帶出，進(jìn)入B裝置發(fā)生反應(yīng) 防止D裝置中的水進(jìn)入裝置B，導(dǎo)致光氣發(fā)生水解反應(yīng) COC12+4NH3H2O=CO(NH2)2+2NH4Cl+4H2O 分液 COCl2+4OH-=CO32-+2Cl-+2H2O 84.9% 偏小

【解析】

本實驗?zāi)康氖呛铣晒鈿獠⒗�用光氣與濃氨水反應(yīng)制備尿素[CO(NH2)2]；光氣化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水迅速水解，所以制備光氣時要保持體系干燥，用干燥的熱空氣將加熱蒸發(fā)四氯化碳，并將其吹入B裝置中與Al2O3進(jìn)行反應(yīng)制備光氣，C裝置可以防止水蒸氣進(jìn)入B裝置；光氣通入濃氨水中反應(yīng)制備[CO(NH2)2]；D中有被吹過來的四氯化碳冷凝，四氯化碳不溶于水，所以出現(xiàn)分層現(xiàn)象；未反應(yīng)的光氣在混合液上方與水蒸氣反應(yīng)生成HCl和CO2，HCl遇到揮發(fā)出的氨氣反應(yīng)生成氯化銨，所以產(chǎn)生大量白煙；裝置E可以吸收尾氣。

(7)滴定原理為先將樣品中的N元素全部轉(zhuǎn)化為氨氣用硫酸吸收，然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)液滴定剩余的硫酸的量，從而確定N元素的量，再根據(jù)守恒法計算確定樣品中尿素的含量。

(1)可以通過受熱法檢驗裝置的氣密性，具體操作為：關(guān)閉活塞a，將裝置末端導(dǎo)管插入盛水的燒杯中，加熱裝置A，觀察末端導(dǎo)管口有氣泡產(chǎn)生，停止加熱，末端導(dǎo)管口有一段水柱，說明氣密性良好；

(2)根據(jù)分析可知通入干燥熱空氣的作用為加熱蒸發(fā)CCl4，并且將熱的CC14氣體帶出，進(jìn)入B裝置發(fā)生反應(yīng)；

(3)光氣化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，遇水迅速水解，裝置C的作用主要是防止D裝置中的水蒸氣進(jìn)入裝置B，導(dǎo)致光氣發(fā)生水解反應(yīng)；

(4)D中反應(yīng)物為COCl2和一水合氨，產(chǎn)物有[CO(NH2)2]和NH4Cl等，根據(jù)元素守恒可得方程式為COC12+4NH3H2O=CO(NH2)2+2NH4Cl+4H2O；

(5)裝置D中溶液分層，可通過分液的方法分離；

(6)光氣遇水水解產(chǎn)生HCl和CO2，HCl與NaOH反應(yīng)生成NaCl和水，CO2和NaOH反應(yīng)生成Na2CO3和水，所以光氣和NaOH溶液反應(yīng)的離子方程式為COCl2+4OH-=CO32-+2Cl-+2H2O；

(7)①到達(dá)滴定終點(diǎn)時，消耗氫氧化鈉45.00mL，則10mL吸收液剩余n(H+)=0.045L×0.4000mol/L=0.018mol，則所得的氨氣n(NH3)=0.1L×2.00mol/L×2-=0.22mol，設(shè)晶體中n([CO(NH2)2])=x mol，n(NH4+)=y mol；

根據(jù)元素守恒可得，解得x=0.1mol，y=0.02mol，所以尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=84.9%；

②若滴定前未用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管,會使消耗的氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液偏多，則測得該晶體中尿素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小。