Question

4．过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，漂白、消毒效果优于H₂O₂和过氧乙酸，某工业用过氧化尿素的部分参数如表．

分子式	外观	热分解温度	熔点	水溶性（20℃）
CO（NH2）2•H2O2	白色晶体	45℃	75-85℃	500g•L-1

合成过氧化尿素的流程及反应器的示意图如下

请回答下列问题：
（1）写出合成过氧化尿素的化学方程式：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂．
（2）反应器里冷凝管中冷水从下（填“上”或“下”）口流入；反应器的加热方式是②．
①直接加热；②水浴加热；③蒸气浴加热；④冰浴
（3）搅拌器选用的材料是玻璃而不是铁质或铝质材料的原因是铁铝易被（过氧化氢）腐蚀．
（4）从母液中分离出H₂O₂和尿素，采用的是减压蒸发、冷却结晶的方法，其原因是降低蒸馏温度，防止过氧化氢分解．
（5）活性氧含量的高低直接决定产品的质量，合格产品中活性氧的含量≥16%（相当于其中含H₂O₂34%）．为了确定所得产品合格与否，质检员称取干燥样品2.000g，溶解于水，在250mL容量瓶中定容，准确量取其中25.00mL溶液于锥形瓶中，加入1mL 6mol/LH₂SO₄，然后用0.1000mol/L KMnO₄标准溶液滴定样品中的H₂O₂（KMnO₄溶液不与尿素反应），至滴入最后一滴时，溶液显浅红色且半分钟内不褪色，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液6.000mL：
①完成并配平下列化学方程式；
2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂ 
②KMnO₄溶液应盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，会使测得的活性氧含量偏高（填“偏高”、“偏低”或“不变”）；
③根据滴定结果确定产品质量不合格（填“合格”或“不合格”），活性氧的质量分数为12%．．

Answer 1

分析 （1）流程分析可知，合成过氧化尿素是利用过氧化氢和尿素化合反应生成过氧化尿素；
（2）根据装置图分析；冷凝水应该从下口流入，CO（NH₂）₂•H₂O₂的制备温度较低，应该用水浴加热；
（3）过氧化氢与Fe、Al反应生成三价铁离子；
（4）过氧化尿素易分解；减压蒸馏分离得到H₂O₂，然后结晶得到尿素；
（5）①已知尿素与KMnO₄溶液不反应，过氧化氢被高锰酸钾溶液氧化生成硫酸锰、氧气，结合电子守恒、原子守恒配平书写反应发生的化学方程式；
②KMnO₄溶液具有强氧化性，盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，消耗标准溶液体积增大，测定结果偏高；
③根据高锰酸钾的物质的量求出H₂O₂和CO（NH₂）₂•H₂O₂的物质的量，再求出质量和质量分数．

解答 解：（1）流程分析可知，合成过氧化尿素是利用过氧化氢和尿素化合反应生成过氧化尿素，反应的化学方程式为：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
故答案为：CO（NH₂）₂+H₂O₂=CO（NH₂）₂•H₂O₂；
（2）根据装置图可知仪器X为三颈烧瓶；冷凝水应该从下口流入，这样冷凝效果好，故冷凝水从下口流入；CO（NH₂）₂•H₂O₂的制备温度较低，CO（NH₂）₂•H₂O₂在45℃时发生分解，所以不能用酒精灯直接加热，应该用水浴加热；
故答案为：下；②；
（3）过氧化氢与Fe、Al反应生成三价铁离子，三价铁离子会加速过氧化氢的分解，所以搅拌器不能用铁质、铝质材料的；
故答案为：铁铝易被（过氧化氢）腐蚀；
（4）过氧化尿素在温度高于45℃时会发生分解，采用减压蒸发时，液体在较低温度下即可挥发，可以防止过氧化尿素发生分解；母液可以循环使用提高原料利用率，母液中含有H₂O₂和尿素，减压蒸馏分离得到H₂O₂，然后结晶得到尿素；
故答案为：降低蒸馏温度，防止过氧化氢分解；
（5）①已知尿素与KMnO₄溶液不反应，过氧化氢被高锰酸钾溶液氧化生成硫酸锰、氧气，结合电子守恒、原子守恒配平书写反应发生的化学方程式为：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，
故答案为：2、5、6、2、8、5O₂；
②KMnO₄溶液具有强氧化性，盛放在酸式滴定管中，若滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，则滴定时消耗的高锰酸钾体积偏大，高锰酸钾的物质的量偏大，所以求出的CO（NH₂）₂•H₂O₂的质量偏大，测得的过氧化尿素含量偏高；
故答案为：酸式，偏高；
③已知尿素与KMnO₄溶液不反应，发生的反应为5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，
5H₂O₂～～～～～2KMnO₄
5             2
nmol        0.1000mol•L^-1×0.006L
则n=0.0015mol，
250ml溶液中CO（NH₂）₂•H₂O₂为0.0015mol×$\frac{250}{25}$=0.015mol
所以CO（NH₂）₂•H₂O₂为0.015mol，过氧化氢的质量为0.015mol×34g/mol=0.51g
所以产品中H₂O₂的质量分数=$\frac{0.51g}{2.00g}$×100%=25.5%； 
活性氧的质量分数=$\frac{16%×25.5%}{34%}$=12%，不合格；
故答案为：不合格；12%．

点评 本题考查了物质制备实验过程分析判断，装置图的理解应用，滴定实验过程和计算的分析应用，掌握基础是关键，题目难度中等．