Question

4．過(guò)氧化尿素是一種新型漂白、消毒劑，漂白、消毒效果優(yōu)于H₂O₂和過(guò)氧乙酸，某工業(yè)用過(guò)氧化尿素的部分參數(shù)如表．

分子式	外觀	熱分解溫度	熔點(diǎn)	水溶性（20℃）
CO（NH2）2•H2O2	白色晶體	45℃	75-85℃	500g•L-1

合成過(guò)氧化尿素的流程及反應(yīng)器的示意圖如下

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出合成過(guò)氧化尿素的化學(xué)方程式：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂．
（2）反應(yīng)器里冷凝管中冷水從下（填“上”或“下”）口流入；反應(yīng)器的加熱方式是②．
①直接加熱；②水浴加熱；③蒸氣浴加熱；④冰浴
（3）攪拌器選用的材料是玻璃而不是鐵質(zhì)或鋁質(zhì)材料的原因是鐵鋁易被（過(guò)氧化氫）腐蝕．
（4）從母液中分離出H₂O₂和尿素，采用的是減壓蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶的方法，其原因是降低蒸餾溫度，防止過(guò)氧化氫分解．
（5）活性氧含量的高低直接決定產(chǎn)品的質(zhì)量，合格產(chǎn)品中活性氧的含量≥16%（相當(dāng)于其中含H₂O₂34%）．為了確定所得產(chǎn)品合格與否，質(zhì)檢員稱取干燥樣品2.000g，溶解于水，在250mL容量瓶中定容，準(zhǔn)確量取其中25.00mL溶液于錐形瓶中，加入1mL 6mol/LH₂SO₄，然后用0.1000mol/L KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品中的H₂O₂（KMnO₄溶液不與尿素反應(yīng)），至滴入最后一滴時(shí)，溶液顯淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液6.000mL：
①完成并配平下列化學(xué)方程式；
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂ 
②KMnO₄溶液應(yīng)盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會(huì)使測(cè)得的活性氧含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）；
③根據(jù)滴定結(jié)果確定產(chǎn)品質(zhì)量不合格（填“合格”或“不合格”），活性氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%．．

Answer 1

分析 （1）流程分析可知，合成過(guò)氧化尿素是利用過(guò)氧化氫和尿素化合反應(yīng)生成過(guò)氧化尿素；
（2）根據(jù)裝置圖分析；冷凝水應(yīng)該從下口流入，CO（NH₂）₂•H₂O₂的制備溫度較低，應(yīng)該用水浴加熱；
（3）過(guò)氧化氫與Fe、Al反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子；
（4）過(guò)氧化尿素易分解；減壓蒸餾分離得到H₂O₂，然后結(jié)晶得到尿素；
（5）①已知尿素與KMnO₄溶液不反應(yīng)，過(guò)氧化氫被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸錳、氧氣，結(jié)合電子守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)方程式；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大，測(cè)定結(jié)果偏高；
③根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量求出H₂O₂和CO（NH₂）₂•H₂O₂的物質(zhì)的量，再求出質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）流程分析可知，合成過(guò)氧化尿素是利用過(guò)氧化氫和尿素化合反應(yīng)生成過(guò)氧化尿素，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
故答案為：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
（2）根據(jù)裝置圖可知儀器X為三頸燒瓶；冷凝水應(yīng)該從下口流入，這樣冷凝效果好，故冷凝水從下口流入；CO（NH₂）₂•H₂O₂的制備溫度較低，CO（NH₂）₂•H₂O₂在45℃時(shí)發(fā)生分解，所以不能用酒精燈直接加熱，應(yīng)該用水浴加熱；
故答案為：下；②；
（3）過(guò)氧化氫與Fe、Al反應(yīng)生成三價(jià)鐵離子，三價(jià)鐵離子會(huì)加速過(guò)氧化氫的分解，所以攪拌器不能用鐵質(zhì)、鋁質(zhì)材料的；
故答案為：鐵鋁易被（過(guò)氧化氫）腐蝕；
（4）過(guò)氧化尿素在溫度高于45℃時(shí)會(huì)發(fā)生分解，采用減壓蒸發(fā)時(shí)，液體在較低溫度下即可揮發(fā)，可以防止過(guò)氧化尿素發(fā)生分解；母液可以循環(huán)使用提高原料利用率，母液中含有H₂O₂和尿素，減壓蒸餾分離得到H₂O₂，然后結(jié)晶得到尿素；
故答案為：降低蒸餾溫度，防止過(guò)氧化氫分解；
（5）①已知尿素與KMnO₄溶液不反應(yīng)，過(guò)氧化氫被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸錳、氧氣，結(jié)合電子守恒、原子守恒配平書(shū)寫(xiě)反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)方程式為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，
故答案為：2、5、6、2、8、5O₂；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，則滴定時(shí)消耗的高錳酸鉀體積偏大，高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏大，所以求出的CO（NH₂）₂•H₂O₂的質(zhì)量偏大，測(cè)得的過(guò)氧化尿素含量偏高；
故答案為：酸式，偏高；
③已知尿素與KMnO₄溶液不反應(yīng)，發(fā)生的反應(yīng)為5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，
5H₂O₂～～～～～2KMnO₄
5             2
nmol        0.1000mol•L^-1×0.006L
則n=0.0015mol，
250ml溶液中CO（NH₂）₂•H₂O₂為0.0015mol×$\frac{250}{25}$=0.015mol
所以CO（NH₂）₂•H₂O₂為0.015mol，過(guò)氧化氫的質(zhì)量為0.015mol×34g/mol=0.51g
所以產(chǎn)品中H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.51g}{2.00g}$×100%=25.5%； 
活性氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{16%×25.5%}{34%}$=12%，不合格；
故答案為：不合格；12%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，裝置圖的理解應(yīng)用，滴定實(shí)驗(yàn)過(guò)程和計(jì)算的分析應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．