Question

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

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

合成過氧化尿素的流程及反應器的示意圖如下

請回答下列問題：
（1）寫出合成過氧化尿素的化學方程式：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂．
（2）反應器里冷凝管中冷水從下（填“上”或“下”）口流入；反應器的加熱方式是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或鋁質材料的原因是鐵鋁易被（過氧化氫）腐蝕．
（4）從母液中分離出H₂O₂和尿素，采用的是減壓蒸發(fā)、冷卻結晶的方法，其原因是降低蒸餾溫度，防止過氧化氫分解．
（5）活性氧含量的高低直接決定產品的質量，合格產品中活性氧的含量≥16%（相當于其中含H₂O₂34%）．為了確定所得產品合格與否，質檢員稱取干燥樣品2.000g，溶解于水，在250mL容量瓶中定容，準確量取其中25.00mL溶液于錐形瓶中，加入1mL 6mol/LH₂SO₄，然后用0.1000mol/L KMnO₄標準溶液滴定樣品中的H₂O₂（KMnO₄溶液不與尿素反應），至滴入最后一滴時，溶液顯淺紅色且半分鐘內不褪色，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液6.000mL：
①完成并配平下列化學方程式；
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂ 
②KMnO₄溶液應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，會使測得的活性氧含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“不變”）；
③根據滴定結果確定產品質量不合格（填“合格”或“不合格”），活性氧的質量分數為12%．．

Answer 1

分析 （1）流程分析可知，合成過氧化尿素是利用過氧化氫和尿素化合反應生成過氧化尿素；
（2）根據裝置圖分析；冷凝水應該從下口流入，CO（NH₂）₂•H₂O₂的制備溫度較低，應該用水浴加熱；
（3）過氧化氫與Fe、Al反應生成三價鐵離子；
（4）過氧化尿素易分解；減壓蒸餾分離得到H₂O₂，然后結晶得到尿素；
（5）①已知尿素與KMnO₄溶液不反應，過氧化氫被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸錳、氧氣，結合電子守恒、原子守恒配平書寫反應發(fā)生的化學方程式；
②KMnO₄溶液具有強氧化性，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，消耗標準溶液體積增大，測定結果偏高；
③根據高錳酸鉀的物質的量求出H₂O₂和CO（NH₂）₂•H₂O₂的物質的量，再求出質量和質量分數．

解答 解：（1）流程分析可知，合成過氧化尿素是利用過氧化氫和尿素化合反應生成過氧化尿素，反應的化學方程式為：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
故答案為：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
（2）根據裝置圖可知儀器X為三頸燒瓶；冷凝水應該從下口流入，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℃時發(fā)生分解，所以不能用酒精燈直接加熱，應該用水浴加熱；
故答案為：下；②；
（3）過氧化氫與Fe、Al反應生成三價鐵離子，三價鐵離子會加速過氧化氫的分解，所以攪拌器不能用鐵質、鋁質材料的；
故答案為：鐵鋁易被（過氧化氫）腐蝕；
（4）過氧化尿素在溫度高于45℃時會發(fā)生分解，采用減壓蒸發(fā)時，液體在較低溫度下即可揮發(fā)，可以防止過氧化尿素發(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，然后結晶得到尿素；
故答案為：降低蒸餾溫度，防止過氧化氫分解；
（5）①已知尿素與KMnO₄溶液不反應，過氧化氫被高錳酸鉀溶液氧化生成硫酸錳、氧氣，結合電子守恒、原子守恒配平書寫反應發(fā)生的化學方程式為：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，則滴定時消耗的高錳酸鉀體積偏大，高錳酸鉀的物質的量偏大，所以求出的CO（NH₂）₂•H₂O₂的質量偏大，測得的過氧化尿素含量偏高；
故答案為：酸式，偏高；
③已知尿素與KMnO₄溶液不反應，發(fā)生的反應為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，過氧化氫的質量為0.015mol×34g/mol=0.51g
所以產品中H₂O₂的質量分數=$\frac{0.51g}{2.00g}$×100%=25.5%； 
活性氧的質量分數=$\frac{16%×25.5%}{34%}$=12%，不合格；
故答案為：不合格；12%．

點評 本題考查了物質制備實驗過程分析判斷，裝置圖的理解應用，滴定實驗過程和計算的分析應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．