Question

20．過氧化尿素是一種白色粉末，溶于水溶液呈弱酸性．過氧化尿素不穩(wěn)定，在痕量重金屬離子等活性催化劑的存在下迅速分解．工業(yè)生產(chǎn)過氧化尿素的原理和流程如下．
原理：CO（NH₂）₂+H₂O₂ $\stackrel{30℃}{→}$CO（NH₂）₂•H₂O₂
流程：

回答下列問題：
（1）已知過氧化尿素中的CO（NH₂）₂與H₂O₂以氫鍵連接，其中氮元素的化合價(jià)是C．（填序號(hào)）
A．+3價(jià)       B．-2價(jià)      C．-3價(jià)
（2）過氧化尿素鑒定反應(yīng)：在重鉻酸鉀酸性溶液中加入乙醚和少許過氧化尿素，振蕩．上層乙醚呈藍(lán)色，這是由于在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應(yīng)生成較穩(wěn)定的藍(lán)色過氧化鉻（CrO₅）．寫出H₂O₂與重鉻酸鉀反應(yīng)的離了方程式4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O．
（3）經(jīng)過上述化學(xué)工藝后的產(chǎn)品是粗產(chǎn)品．已知30℃時(shí)尿素的溶解度遠(yuǎn)大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產(chǎn)品的操作順序是⑤②④③①（填序號(hào)）．
①洗滌      ②蒸發(fā)濃縮       ③過濾       ④冷卻至30℃結(jié)晶      ⑤溶解
（4）在實(shí)驗(yàn)室中采用上述原理制取過氧化尿素，攪拌器的材質(zhì)一般用玻璃而非鐵質(zhì)，原因是H₂O₂水溶液呈弱酸性，故H₂O₂可與鐵單質(zhì)反應(yīng)，進(jìn)而氧化生成可催化H₂O₂分解的Fe³⁺．而實(shí)際生產(chǎn)中攪拌器選用的是鐵質(zhì)材料，但需要對(duì)攪拌器進(jìn)行處理，處理方法是將攪拌器放在濃硫酸（或濃硝酸）中浸泡一段時(shí)間，鐵表面鈍化．
（5）Ⅰ．為測(cè)定產(chǎn)品中H₂O₂的含量，常用KMnO₄溶液滴定H₂O₂（5H₂O₂+2MnO₄^-+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O）高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液通常放置時(shí)間較長(zhǎng)，因此在滴定H₂O₂前，常用現(xiàn)配的草酸鈉溶液先標(biāo)定出KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度．
Ⅱ．稱取過氧化尿素樣品2.000g，溶解在250mL容量瓶中定容．準(zhǔn)確量取25.00mL于錐形瓶中加入1.00mL 6mo1/L的硫酸，用標(biāo)定過的0.1000mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至滴入最后一滴時(shí)溶液顯淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，三次滴定平均消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液8，00mL，（KMnO₄與尿素不反應(yīng)）．
①H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是34.0%（精確至0.1%）．
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤(rùn)洗，最終H₂O₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）CO（NH₂）₂•H₂O₂以氫鍵連接位分子間作用力，氫元素為+1價(jià)，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，碳元素化合價(jià)-4價(jià)，結(jié)合元素化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算氮元素化合價(jià)；
（2）在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應(yīng)生成較穩(wěn)定的藍(lán)色過氧化鉻（CrO₅），結(jié)合原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（3）30℃時(shí)尿素的溶解度遠(yuǎn)大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產(chǎn)品溶解蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到晶體；
（4）過氧化氫顯示弱酸性和鐵會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成的亞鐵離子被過氧化氫氧化為鐵離子，鐵離子對(duì)過氧化氫分解起到催化劑作用，鐵常溫下在濃硫酸、濃硝酸中發(fā)生鈍化阻止反應(yīng)進(jìn)行；
（5）①5H₂O₂+2MnO₄^-+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，計(jì)算過氧化氫物質(zhì)的量，計(jì)算過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤(rùn)洗，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大，高錳酸鉀溶液濃度偏小．

解答 解：（1）CO（NH₂）₂•H₂O₂以氫鍵連接為分子間作用力，氫元素為+1價(jià)，氧元素化合價(jià)為-2價(jià)，碳元素化合價(jià)-4價(jià)，計(jì)算得到氮元素化合價(jià)為-3價(jià)，故選C，
故答案為：C；
（2）在酸性溶液中過氧化尿素中的過氧化氫與重鉻酸鉀反應(yīng)生成較穩(wěn)定的藍(lán)色過氧化鉻（CrO₅），H₂O₂與重鉻酸鉀反應(yīng)的離了方程式位：4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O，
故答案為：4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O；
（3）經(jīng)過上述化學(xué)工藝后的產(chǎn)品是粗產(chǎn)品．已知30℃時(shí)尿素的溶解度遠(yuǎn)大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產(chǎn)品溶解、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾洗滌、干燥得到晶體，操作順序是⑤②④③①，
故答案為：⑤②④③①；
（4）在實(shí)驗(yàn)室中采用上述原理制取過氧化尿素，攪拌器的材質(zhì)一般用玻璃而非鐵質(zhì)，原因是H₂O₂水溶液呈弱酸性，故H₂O₂可與鐵單質(zhì)反應(yīng)，進(jìn)而氧化生成可催化H₂O₂分解的Fe³⁺，而實(shí)際生產(chǎn)中攪拌器選用的是鐵質(zhì)材料，但需要對(duì)攪拌器進(jìn)行處理，處理方法是將攪拌器放在濃硫酸（或濃硝酸）中浸泡一段時(shí)間，鐵表面鈍化，
故答案為：H₂O₂水溶液呈弱酸性，故H₂O₂可與鐵單質(zhì)反應(yīng)，進(jìn)而氧化生成可催化H₂O₂分解的Fe³⁺；將攪拌器放在濃硫酸（或濃硝酸）中浸泡一段時(shí)間，鐵表面鈍化；
（5）①5H₂O₂+2MnO₄^-+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，
             5               2
           n            0.1000mol/L×0.008L×$\frac{250}{25}$
計(jì)算過氧化氫物質(zhì)的量n=0.02mol，計(jì)算過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.02mol×34g/mol}{2.000g}$×100%=34.0%，
故答案為：34.0%；
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤(rùn)洗，消耗標(biāo)定溶液體積增大，高錳酸鉀溶液濃度偏小，則滴定實(shí)驗(yàn)中消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大，測(cè)定結(jié)果會(huì)增大，
故答案為：偏大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，裝置圖的理解應(yīng)用，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)操作為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意信息與所學(xué)知識(shí)的結(jié)合，題目難度較大．