Question

光气(COCl₂)在农药、医药、工程塑料等方面都有广泛应用，光气常温下为无色气，有腐草味，低温时为黄绿色液体，化学性质不稳定，遇水迅速水解，生成氯化氢。某实验小组利用如下实验装置合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH₂)₂]。主要实验装置(夹持装置略去)及操作步骤如下：

①按如图连接装置，检验装置的气密性，然后加装实验药品；

②打开活塞a.，向A中缓慢通入干燥的热空气；

③一段时间后，装置D中溶液会出现分层现象，且混合液上方有大量白色烟雾；

已知：3CC1₄+Al₂O₃=3COCl₂+2AlC1₃

回答下列问题：

(1)检验整个装置的气密性的方法：___。

(2)步骤②中通入干燥的热空气的作用为___。

(3)装置C的作用___。

(4)装置D中反应除生成尿素[CO(NH₂)₂］外，还有NH₄Cl生成，该反应的化学方程式为___。。

(5)分离装置D中混合液的操作名称为___。

(6)装置E中足量的NaOH溶液与少量的光气反应的离子方程式为：___。

(7)实验后，将D中溶液先蒸发结晶，再用重结晶的方法得到尿素晶体(含有少量的NH₄Cl杂质)，测定所得晶体中尿素的百分含量的方法：将7.07g晶体中所含氮完全转化为氨气所得氨气用100mL2.00mol•L^-1的硫酸溶液完全吸收，取吸收液10mL用0.4000mol•L^-1的氢氧化钠标准溶液滴定。

①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00mL，则该晶体中尿素的质量分数为___(保留3位有效数字)。

②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管，则测得该体晶中尿素的质量分数___(选填“偏大”或“偏小”)。

Answer

关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱 加热蒸发CCl4，并且将热的CC14气体带出，进入B装置发生反应 防止D装置中的水进入装置B，导致光气发生水解反应 COC12+4NH3•H2O=CO(NH2)2+2NH4Cl+4H2O 分液 COCl2+4OH-=CO32-+2Cl-+2H2O 84.9% 偏小

【解析】

本实验目的是合成光气并利用光气与浓氨水反应制备尿素[CO(NH2)2]；光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，所以制备光气时要保持体系干燥，用干燥的热空气将加热蒸发四氯化碳，并将其吹入B装置中与Al2O3进行反应制备光气，C装置可以防止水蒸气进入B装置；光气通入浓氨水中反应制备[CO(NH2)2]；D中有被吹过来的四氯化碳冷凝，四氯化碳不溶于水，所以出现分层现象；未反应的光气在混合液上方与水蒸气反应生成HCl和CO2，HCl遇到挥发出的氨气反应生成氯化铵，所以产生大量白烟；装置E可以吸收尾气。

(7)滴定原理为先将样品中的N元素全部转化为氨气用硫酸吸收，然后用NaOH标准液滴定剩余的硫酸的量，从而确定N元素的量，再根据守恒法计算确定样品中尿素的含量。

(1)可以通过受热法检验装置的气密性，具体操作为：关闭活塞a，将装置末端导管插入盛水的烧杯中，加热装置A，观察末端导管口有气泡产生，停止加热，末端导管口有一段水柱，说明气密性良好；

(2)根据分析可知通入干燥热空气的作用为加热蒸发CCl4，并且将热的CC14气体带出，进入B装置发生反应；

(3)光气化学性质不稳定，遇水迅速水解，装置C的作用主要是防止D装置中的水蒸气进入装置B，导致光气发生水解反应；

(4)D中反应物为COCl2和一水合氨，产物有[CO(NH2)2]和NH4Cl等，根据元素守恒可得方程式为COC12+4NH3•H2O=CO(NH2)2+2NH4Cl+4H2O；

(5)装置D中溶液分层，可通过分液的方法分离；

(6)光气遇水水解产生HCl和CO2，HCl与NaOH反应生成NaCl和水，CO2和NaOH反应生成Na2CO3和水，所以光气和NaOH溶液反应的离子方程式为COCl2+4OH-=CO32-+2Cl-+2H2O；

(7)①到达滴定终点时，消耗氢氧化钠45.00mL，则10mL吸收液剩余n(H+)=0.045L×0.4000mol/L=0.018mol，则所得的氨气n(NH3)=0.1L×2.00mol/L×2-=0.22mol，设晶体中n([CO(NH2)2])=x mol，n(NH4+)=y mol；

根据元素守恒可得，解得x=0.1mol，y=0.02mol，所以尿素的质量分数为×100%=84.9%；

②若滴定前未用氢氧化钠标准溶液润洗滴定管,会使消耗的氢氧化钠标准溶液偏多，则测得该晶体中尿素的质量分数偏小。