Question

9．過氧化碳酰胺〔CO（NH₂）₂•H₂O₂〕是一種白色晶體，易溶于水和有機溶劑，稍高溫度時（＞45℃）即分解，可作為高效、安全、方便的固體消毒劑．工業(yè)上常用濕法合成，工藝流程如圖：

（1）反應器中發(fā)生的反應為：CO（NH₂）₂+H₂O₂ $\frac{\underline{\;30℃\;}}{\;}$CO（NH₂）₂•H₂O₂△H＜0，應采取水浴加熱方式加熱，從母液中循環(huán)利用的物質(zhì)為CO（NH₂）₂和H₂O₂．
（2）操作①采用減壓蒸發(fā)的原因是降低沸點，防止高溫條件下過氧化碳酰胺分解，操作④、⑤名稱為洗滌、干燥．
（3）過氧化碳酰胺也可用干法流程制取：

與濕法工藝對比，干法工藝的優(yōu)點是流程短，工藝簡單，缺點是雙氧水濃度高經(jīng)濟效益低、設備復雜、技術條件苛刻、產(chǎn)品穩(wěn)定性差、產(chǎn)品污染不純等．
（4）為測定產(chǎn)品的純度，稱取3.0g產(chǎn)品于錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，再加入幾滴H₂SO₄，用0.2500mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定，終點時消耗標準溶液40.00mL已知：尿素與KMnO₄
①完成并配平方程式：2MnO${\;}_{4}^{-}$+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
②產(chǎn)品純度為78.3%（結果保留到小數(shù)點后一位）．

Answer 1

分析 制備過氧化碳酰胺工藝流程：反應器中利用過氧化氫和尿素化合反應生成過氧化碳酰胺，反應的化學方程式為：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂，反應渣需①減壓蒸發(fā)，降低沸點，防止高溫條件下過氧化碳酰胺分解，②冷卻結晶，經(jīng)③過濾得到CO（NH₂）₂•H₂O₂粗產(chǎn)品，洗滌干燥得到過氧化碳酰胺晶體，母液經(jīng)分離得到尿素和漂白劑，漂白劑主要含有過氧化氫，所以從母液中循環(huán)利用的物質(zhì)為尿素和過氧化氫．
（1）水浴的優(yōu)點能使受熱容器受熱均勻，且能易于控制加熱溫度，CO（NH₂）₂•H₂O₂的制備溫度較低，溫度較高易分解，應該用水浴加熱，母液經(jīng)分離得到尿素和漂白劑；
（2）過氧化碳酰胺易分解，稍高溫度時（＞45℃）即分解；經(jīng)③過濾得到CO（NH₂）₂•H₂O₂粗產(chǎn)品，操作④、⑤名稱為洗滌、干燥，得到過氧化碳酰胺晶體；
（3）濕法工藝操作流程復雜，干法工藝流程短，但干法工藝產(chǎn)品穩(wěn)定性差，設備復雜；
（4）①根據(jù)氧化還原反應中，化合價升高的價數(shù)和降低相等，MnO₄?中Mn元素降低5價，H₂O₂中O元素升高1價，所以MnO₄?和Mn²⁺的系數(shù)為2，H₂O₂和O₂的系數(shù)為5，然后利用觀察法配平化學方程式；
②已知尿素與KMnO₄溶液不反應，發(fā)生的反應為2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，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)量分數(shù)．

解答 解：（1）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；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，所以從母液中循環(huán)利用的物質(zhì)為CO（NH₂）₂和H₂O₂，
故答案為：水浴加熱；CO（NH₂）₂和H₂O₂；
（2）過氧化碳酰胺在溫度高于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)，可以防止過氧化碳酰胺發(fā)生分解；反應渣需①減壓蒸發(fā)，降低沸點，防止高溫條件下過氧化碳酰胺分解，②冷卻結晶，經(jīng)③過濾得到CO（NH₂）₂•H₂O₂粗產(chǎn)品，洗滌干燥得到過氧化碳酰胺晶體，
故答案為：降低沸點，防止高溫條件下過氧化碳酰胺分解； 洗滌；干燥；
（3）干法工藝相對于濕法工藝操作流程短，工藝簡單，但干法工藝需流態(tài)床等設備，設備復雜，需高濃度的過氧化氫噴霧處理，技術條件苛刻，干燥產(chǎn)品易分解，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，產(chǎn)品污染不純等，
故答案為：流程短，工藝簡單；雙氧水濃度高經(jīng)濟效益低、設備復雜、技術條件苛刻、產(chǎn)品穩(wěn)定性差、產(chǎn)品污染不純等；
（4）①根據(jù)氧化還原反應中，化合價升高的價數(shù)和降低相等，MnO₄?中Mn元素降低5價，H₂O₂中O元素升高1價，所以MnO₄?和Mn²⁺的系數(shù)為2，H₂O₂和O₂的系數(shù)為5，然后利用觀察法配平化學方程式為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑；
故答案為：2；5；6； 2；8； 5O₂；
②尿素與KMnO₄溶液不反應，過氧化碳酰胺與KMnO₄標準溶液發(fā)生的反應為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，離子反應為：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，
5H₂O₂～～～～～2KMnO₄
    5                            2
  nmol                 0.2500mol•L^-1×0.040L
則n=0.025mol，所以CO（NH₂）₂•H₂O₂為0.025mol，其質(zhì)量為0.025mol×94g/mol=2.35g
所以產(chǎn)品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{2.35g}{3g}$×100%≈78.3%，
故答案為：78.3%．

點評 本題考查了過氧化碳酰胺的制備實驗過程分析判斷，為高頻考點，把握發(fā)生的化學反應及實驗操作為解答的關鍵，側重分析能力及實驗能力的考查，注意信息與所學知識的結合，題目難度中等．