Question

【題目】過氧化尿素的化學(xué)式為CO(NH2)2H2O2，是過氧化氫和尿素的加合物，外觀為白色針狀晶體，無毒無味，熱分解溫度為 45℃，易溶于水和乙醇，熔點(diǎn) 75-85℃，其水溶液兼有尿素和過氧化氫的性質(zhì)，具有活性氧含量高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，被廣泛用于醫(yī)藥、紡織領(lǐng)域。已知尿素與KMnO4溶液、NaOH 溶液都不反應(yīng)。

I.合成過氧化尿素的流程及反應(yīng)器的示意圖如下：

回答下列問題：

(1)圖1中分離操作的名稱為 _______，圖 2 中反應(yīng)器的名稱是 _______；

(2)過氧化尿素是尿素分子與過氧化氫分子之間通過_________(填字母)結(jié)合形成的。

A.氫鍵 B.共價(jià)鍵 C.離子鍵 D.化學(xué)鍵

反應(yīng)器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

(3)工業(yè)生產(chǎn)中，除向反應(yīng)釜中投料反應(yīng)物過氧化氫、工業(yè)尿素(含少量雜質(zhì)鐵、銅等離子)外，添加穩(wěn)定劑可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。不加穩(wěn)定劑導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定率差的原因是 __。

(4)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 2.500g，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1mL6mol/LH2SO4，然后用0.1000mol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品中的H2O2，三次滴定平均消耗KMnO4溶液 8.000mL。

①達(dá)到滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是____________。

②根據(jù)滴定結(jié)果確定產(chǎn)品質(zhì)量_(填“合格”或“不合格”)，活性氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為___。

II.過氧化尿素的性質(zhì)探究：

(5)過氧化尿素的催化分解實(shí)驗(yàn)：在試管中加入 0.1g 產(chǎn)品、少量水及二氧化錳，用火柴余燼檢驗(yàn)生成氣體，可觀察到火柴復(fù)燃。實(shí)驗(yàn)中加入二氧化錳的量一定要少(固體控制在小米粒大小)的原因是：_________。

(6)測定過氧化尿素溶液的酸堿性：在試管中加入1mL 6mol/L NaOH溶液、1mL過氧化尿素溶液和 2mL無水乙醇，振蕩試管。測得pH約為6，并觀察到有白色的膠狀沉淀生成，該沉淀為生成的NaHO2在乙醇中析出。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___

Answer 1

【答案】過濾 三頸燒瓶 A CO(NH2)2＋H2O2＝CO(NH2)2·H2O2 鐵、銅離子等會催化過氧化氫分解 滴入最后一滴 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液恰好變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色 不合格 12.80% 以防由于分解速度過快使反應(yīng)液噴濺到試管外 NaOH＋H2O2＝NaHO2＋H2O

【解析】

(4)該滴定實(shí)驗(yàn)的目的是測定過氧化尿素中活性氧的含量，尿素不與酸性高錳酸鉀反應(yīng)，所以利用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定樣品中H2O2的含量來確定活性氧的含量，滴定過程中高錳酸鉀被H2O2還原，發(fā)生反應(yīng)5H2O2+2KMnO4+3H2SO4=8H2O+2MnSO4+K2SO4+5O2↑。

(1)分離后得到固體產(chǎn)品和母液，所以分離操作為過濾；反應(yīng)器的名稱為三頸燒瓶；

(2)過氧化尿素是尿素分子與過氧化氫分子之間通過氫鍵結(jié)合形成，共價(jià)鍵、離子鍵不是分子間作用力，氫鍵不屬于化學(xué)鍵，所以選A；

反應(yīng)器中的反應(yīng)物有尿素和過氧化氫，產(chǎn)物為過氧化尿素，根據(jù)元素守恒可得化學(xué)方程式為CO(NH2)2＋H2O2＝CO(NH2)2·H2O2；

(3)工業(yè)尿素中含有鐵、銅等雜質(zhì)離子，不添加穩(wěn)定劑，鐵、銅離子等會催化過氧化氫分解，導(dǎo)致產(chǎn)品穩(wěn)定率差；

(4)①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)H2O2完全反應(yīng)，再滴入高錳酸鉀不再反應(yīng)，溶液會顯淺紅色，所以滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：滴入最后一滴 KMnO4 標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，溶液恰好變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色；

②高錳酸鉀溶液的濃度為0.1000mol/L，消耗的體積為8.000mL，根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)方程式可知25.00mL樣品溶液中n(H2O2)=×0.1000mol/L×0.008L=0.002mol，則樣品中n(H2O2)=0.002mol×=0.02mol，所以樣品中活性氧的含量為=12.80%<16%，所以產(chǎn)品不合格；

(5)二氧化錳的量過大會使過氧化氫的分解速率過快，所以加入二氧化錳的一定要少的原因是：以防由于分解速度過快使反應(yīng)液噴濺到試管外；

(6)根據(jù)題目信息可知尿素不與NaOH反應(yīng)，所以生成的NaHO2應(yīng)該是H2O2和NaOH反應(yīng)的產(chǎn)物，根據(jù)元素守恒可得化學(xué)方程式為NaOH＋H2O2＝NaHO2＋H2O。