Question

【題目】光氣(COCl2)在農藥、醫藥、工程塑料等方面都有廣泛應用，光氣常溫下為無色氣，有腐草味，低溫時為黃綠色液體，化學性質不穩定，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中溶液會出現分層現象，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中反應除生成尿素[CO(NH2)2］外，還有NH4Cl生成，該反應的化學方程式為___。。

(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的離子方程式為：___。

(7)實驗后，將D中溶液先蒸發結晶，再用重結晶的方法得到尿素晶體(含有少量的NH4Cl雜質)，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的氫氧化鈉標準溶液滴定。

①到達滴定終點時，消耗氫氧化鈉45.00mL，則該晶體中尿素的質量分數為___(保留3位有效數字)。

②若滴定前未用氫氧化鈉標準溶液潤洗滴定管，則測得該體晶中尿素的質量分數___(選填“偏大”或“偏小”)。

Answer 1

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

【解析】

本實驗目的是合成光氣并利用光氣與濃氨水反應制備尿素[CO(NH2)2]；光氣化學性質不穩定，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四氯化碳，并將其吹入B裝置中與Al2O3進行反應制備光氣，C裝置可以防止水蒸氣進入B裝置；光氣通入濃氨水中反應制備[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，所以出現分層現象；未反應的光氣在混合液上方與水蒸氣反應生成HCl和CO2，HCl遇到揮發出的氨氣反應生成氯化銨，所以產生大量白煙；裝置E可以吸收尾氣。

(7)滴定原理為先將樣品中的N元素全部轉化為氨氣用硫酸吸收，然后用NaOH標準液滴定剩余的硫酸的量，從而確定N元素的量，再根據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：關閉活塞a，將裝置末端導管插入盛水的燒杯中，加熱裝置A，觀察末端導管口有氣泡產生，停止加熱，末端導管口有一段水柱，說明氣密性良好；

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

(3)光氣化學性質不穩定，遇水迅速水解，裝置C的作用主要是防止D裝置中的水蒸氣進入裝置B，導致光氣發生水解反應；

(4)D中反應物為COCl2和一水合氨，產物有[CO(NH2)2]和NH4Cl等，根據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)光氣遇水水解產生HCl和CO2，HCl與NaOH反應生成NaCl和水，CO2和NaOH反應生成Na2CO3和水，所以光氣和NaOH溶液反應的離子方程式為COCl2+4OH-=CO32-+2Cl-+2H2O；

(7)①到達滴定終點時，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，設晶體中n([CO(NH2)2])=x mol，n(NH4+)=y mol；

根據元素守恒可得，解得x=0.1mol，y=0.02mol，所以尿素的質量分數為×100%=84.9%；

②若滴定前未用氫氧化鈉標準溶液潤洗滴定管,會使消耗的氫氧化鈉標準溶液偏多，則測得該晶體中尿素的質量分數偏小。