Question

水合肼作為一種重要的精細(xì)化工原料，在農(nóng)藥、醫(yī)藥及有機(jī)合成中有廣泛用途．  用尿素法制備水合肼，可分為兩個(gè)階段，第一階段為低溫氯化階段，第二階段為高溫水解階段，總反應(yīng)方程式為：（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→H₂N-NH₂?H₂O+NaCl+Na₂CO₃．
主要副反應(yīng)：N₂H₄+2NaClO=N₂↑+2H₂O+2NaCl△H＜0，3NaClO=2NaCl+NaClO₃△H＞0，CO（NH₂）₂+2NaOH=2NH₃↑+Na₂CO₃△H＞0
【深度氧化】：（NH₂）₂CO+3NaClO=N₂↑+3NaCl+CO₂↑+2H₂O△H＜0
實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟1．向30%的NaOH溶液中通入Cl₂，保持溫度在30℃以下，至溶液顯淺黃綠色停止通Cl₂．
步驟2．靜置后取上層清液，檢測(cè)NaCl0的濃度．
步驟3．傾出上層清液，配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液．
步驟4．稱取一定質(zhì)量尿素配成溶液，置于冰水浴．將一定體積步驟3配得的溶液倒入分液漏斗中，慢慢滴加到尿素溶液中，0.5h左右滴完后，繼續(xù)攪拌0.5h．
步驟5．將步驟4所得溶液，加入5g KMnO₄作催化劑，轉(zhuǎn)移到三口燒瓶（裝置見圖），邊攪拌邊急速升溫，在108℃回流5min．
步驟6．將回流管換成冷凝管，蒸餾，收集（ 108～114℃）餾分，得產(chǎn)品．
（1）步驟1溫度需要在30℃以下，其主要目的是

 

．
（2）步驟2檢測(cè)NaClO濃度的目的是

 

．
a．確定步驟3中需NaCl0溶液體積及NaOH質(zhì)量
b．確定步驟4中冰水浴的溫度范圍
c．確定步驟4中稱量尿素的質(zhì)量及所取次氯酸鈉溶液體積關(guān)系
d．確定步驟5所需的回流時(shí)間
（3）尿素法制備水合肼，第一階段為反應(yīng)

 

（選填：“放熱”或“吸熱”）．
（4）步驟5必須急速升溫，嚴(yán)格控制回流時(shí)間，其目的是

 

．
（5）已知水合肼在堿性條件下具有還原性（如：N₂H₄+2I₂=N₂+4HI）．測(cè)定水合肼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可采用下列步驟：
a．準(zhǔn)確稱取2.000g試樣，經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移、定容等步驟，配制250mL溶液．
b．移取10.00mL于錐形瓶中，加入20mL水，搖勻．
c．用0.1000mol/L碘溶液滴定至溶液出現(xiàn)微黃色且1 min內(nèi)不消失，計(jì)錄消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)液的體積．
d．進(jìn)一步操作與數(shù)據(jù)處理
①滴定時(shí)，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在

 

滴定管中（選填：“酸式”或“堿式”）．
②若本次滴定消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液為18.00mL，可測(cè)算出產(chǎn)品中N₂H₄-H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．
③為獲得更可靠的滴定結(jié)果，步驟d中進(jìn)一步操作主要是：

 

．

Answer 1

分析：（1）溫度升高時(shí)，次氯酸鈉容易發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)生成氯酸鈉和氯化鈉；
（2）步驟3中需要配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液，所以步驟2中需要檢測(cè)NaClO濃度；另外在步驟4中還需要稱量尿素的質(zhì)量及所取次氯酸鈉溶液體積關(guān)系，因此也需要步驟2中需要檢測(cè)NaClO濃度；
（3）第一階段需要在低溫下反應(yīng)，這說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)；
（4）由已知信息可知，在反應(yīng)極易發(fā)生副反應(yīng)，所以這樣做的目的是減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率；
（5）①碘水能腐蝕堿式滴定管的橡膠；
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反應(yīng)中消耗單質(zhì)碘的物質(zhì)的量是1.8×10^-3mol，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知水合肼的物質(zhì)的量是0.9×10^-3mol，以此計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③要減少實(shí)驗(yàn)誤差，則步驟d中進(jìn)一步操作主要是重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值．

解答：解：：（1）由于溫度升高時(shí)，次氯酸鈉容易發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)生成氯酸鈉和氯化鈉，所以步驟1溫度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO（歧化）分解為氯酸鈉和氯化鈉，
故答案為：防止NaClO（歧化）分解為氯酸鈉和氯化鈉；
（2）由于步驟3中需要配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液，所以步驟2中需要檢測(cè)NaClO濃度；另外在步驟4中還需要稱量尿素的質(zhì)量及所取次氯酸鈉溶液體積關(guān)系，因此也需要步驟2中需要檢測(cè)NaClO濃度，所以正確為ac，
故選ac；
（3）由于第一階段需要在低溫下反應(yīng)，這說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，
故答案為：放熱；
（4）根據(jù)已知信息可知，在反應(yīng)極易發(fā)生副反應(yīng)，所以這樣做的目的是減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率，
故答案為：減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率；
（5）①碘水能腐蝕堿式滴定管的橡膠，所以選用酸式滴定管，
故答案為：酸式；    
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反應(yīng)中消耗單質(zhì)碘的物質(zhì)的量是1.8×10^-3mol，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知水合肼的物質(zhì)的量是9×10^-4mol，所以產(chǎn)品中N₂H₄．H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

9×10-4mol×25×50g/mol

2.0g

×100%=56.25%，
故答案為：56.25%；
③減少實(shí)驗(yàn)誤差，則步驟d中進(jìn)一步操作主要是：重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值，
故答案為：重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值．

點(diǎn)評(píng)：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題綜合性強(qiáng)，難易適中，側(cè)重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也注重對(duì)學(xué)生答題能力的培養(yǎng)和方法指導(dǎo)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力．該類試題是一類綜合性較強(qiáng)的試題，如元素及化合物性質(zhì)和社會(huì)生活，環(huán)境保護(hù)，化學(xué)計(jì)算等知識(shí)．它不僅可考察學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的理解程度，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和思維方法，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)．