Question

【題目】過(guò)氧化碳酰胺[CO(NH2)2·H2O2]是一種與過(guò)氧化氫性質(zhì)相似的固體氧化劑,因其具有價(jià)廉、安全、易于儲(chǔ)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(qǐng)回答下列問(wèn)題:

I.過(guò)氧化碳酰胺的制備

實(shí)驗(yàn)室用尿素和雙氧水制備過(guò)氧化碳酰胺的步驟如下:取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,在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(shí)溫度控制在60 °C最好,其原因?yàn)?/span>___________________________。

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

II.過(guò)氧化碳酰胺的性質(zhì)

稱取0.50g過(guò)氧化碳酰胺于試管中,加5mL水溶解。

過(guò)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(guò)氧化碳酰胺溶液、0.5 mL乙醚和2滴2 mol·L-1 H2SO4酸化,再加入2~3滴0.1 mol. L-1K2CrO4溶液.振蕩試管，上層呈深藍(lán)色,過(guò)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+和O2。

(4)檢驗(yàn)O3可用CrO3與O3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(gè)數(shù)比為_____________。

(5)CrO5在水中分解的離子方程式為_______________。

III.過(guò)氧化碳酰胺中活性氧含量的測(cè)定(以過(guò)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,用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(guò)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(guò)氧化碳酰胺中活性氧含量為_____________(結(jié)果保留1位小數(shù))。

Answer 1

【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(huì)分解，影響產(chǎn)率 88.7 2：3 4CrO5＋8H＋=4Cr(OH)2＋＋7O2↑＋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(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘(或30s)內(nèi)不褪色 25.5%

【解析】

(1)H2O2的結(jié)構(gòu)式為H－O－O－H，然后書(shū)寫(xiě)出其電子式；

(2)利用溫度對(duì)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3：2，根據(jù)反應(yīng)方程式，過(guò)氧化氫過(guò)量，按照尿素進(jìn)行計(jì)算；

(4)過(guò)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CrO5中Cr顯＋6價(jià)，O有－1價(jià)和－2價(jià)，需要計(jì)算CrO5中－1價(jià)O和－2價(jià)O的個(gè)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)2＋和O2，然后利用原子和電荷守恒，進(jìn)行書(shū)寫(xiě)；

(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(jià)化合物，其結(jié)構(gòu)式為H－O－O－H，電子式為；

(2)過(guò)氧化氫和尿酸發(fā)生反應(yīng)時(shí)，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(guò)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(huì)分解，影響產(chǎn)率；

(3)根據(jù)尿素與過(guò)氧化氫反應(yīng)的方程式，按照過(guò)氧化氫與尿素的物質(zhì)的量之比為3：2，過(guò)氧化氫過(guò)量，應(yīng)按照尿素進(jìn)行計(jì)算，理論上生成過(guò)氧化碳酰胺質(zhì)量為=2.82g，則產(chǎn)率為=88.7%；

(4)過(guò)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中Cr的化合價(jià)為＋6價(jià)，CrO5中O顯－1價(jià)和－2價(jià)，令1molCrO5中含xmol－1價(jià)O，ymol－2價(jià)O，則有x＋y=5，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則有x＋2y=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3CrO3＋2O3=3CrO5，即氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為2：3，即個(gè)數(shù)之比為2：3；

(5) 根據(jù)題意，CrO5在酸性條件下分解成Cr(OH)2＋和O2，根據(jù)原子守恒和電荷守恒 ，分解的離子方程式為4CrO5＋8H＋=4Cr(OH)2＋＋7O2↑＋2H2O；

(6)配制過(guò)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(shí)，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘(或30s)內(nèi)不褪色；過(guò)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]～5H2O2～2KMnO4，由此可得到過(guò)氧化碳酰胺中活性氧含量為×100%=25.5%。