【題目】過氧化碳酰胺[CO(NH2)2·H2O2]是一種與過氧化氫性質(zhì)相似的固體氧化劑,因其具有價廉、安全、易于儲存、使用方便等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于日用化工、食品、建筑、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。請回答下列問題:

I.過氧化碳酰胺的制備

實(shí)驗(yàn)室用尿素和雙氧水制備過氧化碳酰胺的步驟如下:5.0 mL 30% H2O2放入50 mL錐形瓶中,加入1.8 g尿素(H2O2與尿素的物質(zhì)的量之比為3:2);將裝有反應(yīng)混合物的錐形瓶放入水浴鍋中,水浴加熱至60 °C,加熱幾分鐘,得到一種澄清、透明的溶液;將溶液轉(zhuǎn)移到大蒸發(fā)皿上,60 °C恒溫水浴鍋上緩慢蒸發(fā);溶液中緩慢析出針狀晶體;當(dāng)結(jié)晶完全后,將針狀晶體用濾紙吸去水分,稱重,得產(chǎn)品2.5 g。

已知:CO(NH2)2+H2O2=CO(NH2)2·H2O2

(1)H2O2的電子式為________________________。

(2)水浴加熱時溫度控制在60 °C最好,其原因?yàn)?/span>___________________________。

(3)過氧化碳酰胺的產(chǎn)率為___________%(結(jié)果保留1位小數(shù))。

II.過氧化碳酰胺的性質(zhì)

稱取0.50g過氧化碳酰胺于試管中,5mL水溶解。

過氧化碳酰胺的鑒定反應(yīng)步驟及現(xiàn)象如下:

在試管中加入5滴過氧化碳酰胺溶液、0.5 mL乙醚和22 mol·L-1 H2SO4酸化,再加入2~30.1 mol. L-1K2CrO4溶液.振蕩試管,上層呈深藍(lán)色,過氧化氫和重鉻酸鉀發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成藍(lán)色的CrO5,CrO5在乙醚中穩(wěn)定,碳酰胺[CO(NH2)2]不和重鉻酸鉀反應(yīng),下層呈綠色,CrO5在水中不穩(wěn)定,易分解生成Cr(OH)2+O2。

(4)檢驗(yàn)O3可用CrO3O3反應(yīng),得藍(lán)色晶體CrO5:CrO3+O3 →CrO5(未配平),則該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的個數(shù)比為_____________。

(5)CrO5在水中分解的離子方程式為_______________。

III.過氧化碳酰胺中活性氧含量的測定(以過氧化氫中氧原子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì))

準(zhǔn)確稱量7.5200 g產(chǎn)品,配制成100 mL溶液,用移液管移取10.00 mL溶液于250 mL錐形瓶中,加人適量水和硫酸,0.1000mol·L-1的酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液平行滴定三次,平均消耗的體積為24.00mL.

(6)配制100mL過氧化碳酰胺溶液所用到的玻璃儀器有____________,判斷滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象為___________________,過氧化碳酰胺中活性氧含量為_____________(結(jié)果保留1位小數(shù))

【答案】 若加熱溫度低于60℃,則反應(yīng)速率慢,若加熱溫度高于60℃,則尿素和雙氧水會分解,影響產(chǎn)率 88.7 23 4CrO58H=4Cr(OH)27O2↑+2H2O 100mL容量瓶、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管 當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝愿咤i酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液時,溶液由無色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘(30s)內(nèi)不褪色 25.5%

【解析】

(1)H2O2的結(jié)構(gòu)式為HOOH,然后書寫出其電子式;

(2)利用溫度對化學(xué)反應(yīng)速率以及H2O2穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析;

(3)投入H2O2和尿素的物質(zhì)的量之比為32,根據(jù)反應(yīng)方程式,過氧化氫過量,按照尿素進(jìn)行計(jì)算;

(4)過氧化氫和重鉻酸鉀溶液發(fā)生非氧化還原反應(yīng)得到CrO5,即CrO5Cr顯+6價,O有-1價和-2價,需要計(jì)算CrO5中-1O和-2O的個數(shù),然后配平方程式;

(5)根據(jù)題意,CrO5在水中不穩(wěn)定,易分解成Cr(OH)2O2,然后利用原子和電荷守恒,進(jìn)行書寫;

(6)根據(jù)配制溶液需要的儀器進(jìn)行分析;用酸性高錳酸鉀溶液滴定溶液,高錳酸鉀溶液顯紫紅色,分析得出滴定終點(diǎn);利用關(guān)系法進(jìn)行計(jì)算;

(1)H2O2為共價化合物,其結(jié)構(gòu)式為HOOH,電子式為

(2)過氧化氫和尿酸發(fā)生反應(yīng)時,控制溫度在60℃,可保證反應(yīng)速率不是太慢,又可使尿素和過氧化氫不分解,因此控制溫度在60℃的原因是若加熱溫度低于60℃,則反應(yīng)速率慢,若加熱溫度高于60℃,則尿素和雙氧水會分解,影響產(chǎn)率;

(3)根據(jù)尿素與過氧化氫反應(yīng)的方程式,按照過氧化氫與尿素的物質(zhì)的量之比為32,過氧化氫過量,應(yīng)按照尿素進(jìn)行計(jì)算,理論上生成過氧化碳酰胺質(zhì)量為=2.82g,則產(chǎn)率為=88.7%;

(4)過氧化氫和重鉻酸鉀發(fā)生非氧化還原反應(yīng)生成藍(lán)色的CrO5,CrO5Cr的化合價為+6價,CrO5O顯-1價和-2價,令1molCrO5中含xmol1O,ymol2O,則有xy=5,根據(jù)化合價代數(shù)和為0,則有x2y=6,解得x=4,y=1,依據(jù)氧化還原反應(yīng)中的歸中規(guī)律,該反應(yīng)方程式為3CrO32O3=3CrO5,即氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為23,即個數(shù)之比為23;

(5) 根據(jù)題意,CrO5在酸性條件下分解成Cr(OH)2O2,根據(jù)原子守恒和電荷守恒 ,分解的離子方程式為4CrO58H=4Cr(OH)27O2↑+2H2O;

(6)配制過氧化碳酰胺需要的玻璃儀器有100mL容量瓶、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管;用酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定,因此滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象:當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝愿咤i酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液時,溶液由無色變?yōu)闇\紅色,且半分鐘(30s)內(nèi)不褪色;過氧化碳酰胺與H2O2性質(zhì)相似,酸性高錳酸鉀溶液相當(dāng)于滴定H2O2,因此建立關(guān)系式為5[CO(NH2)2·H2O2]5H2O22KMnO4,由此可得到過氧化碳酰胺中活性氧含量為×100%=25.5%

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(2) 制得的氫氧化鉀溶液從出口________(填寫“A”、“B”、“C”、“D)導(dǎo)出,制得的氧氣從出口________ (填寫“A”、“B”、“C”、“D)導(dǎo)出。

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