Question

【題目】過氧化尿素是一種白色粉末，溶于水形成的溶液呈弱酸性。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。

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，其中碳元素的化合價是______。（填序號）

A．+2價 B．-1價 C．0價 D．+4價

（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)定的藍色過氧化鉻（CrO5）且無氣體生成。寫出H2O2與重鉻酸鉀反應(yīng)的離了方程式____。

（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___（填序號）。

①冷卻至30℃結(jié)晶 ②過濾 ③蒸發(fā)濃縮 ④溶解 ⑤洗滌

（4）在實驗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___。

（5）電解尿素的堿性溶液制氫的裝置示意圖見圖（電解池中隔膜僅阻止氣體通過，陰、陽極均為惰性電極）。電解時，陽極的電極反應(yīng)式為_________。

（6）Ⅰ．為測定產(chǎn)品中H2O2的含量，常用KMnO4溶液滴定H2O2，高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液通常放置時間較長，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4.00g ，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0.2000mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至滴入最后一滴時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10.00mL（KMnO4與尿素不反應(yīng)）。

①H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是_____（精確至0.1%)。

②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤洗，最終H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)__（填“偏大”、“偏小”或“不變”)

Answer 1

【答案】D 4H2O2+Cr2O72-+2H+=2CrO5+5H2O ④③①②⑤ ①H2O2水溶液呈弱酸性，故H2O2可與鐵單質(zhì)反應(yīng)；②進而氧化生成可催化H2O2分解的Fe3+ CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O 42.5% 偏大

【解析】

（1）根據(jù)化合物的化合價代數(shù)和為0，結(jié)合其他元素常見化合價求出碳元素化合價；

（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)定的藍色過氧化鉻（CrO5），Cr元素化合價升高，則過氧化氫作氧化劑，依據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律書寫其離子方程式；

（3）結(jié)合已知信息，采用蒸發(fā)結(jié)晶的方法提純粗產(chǎn)品；

（4）過氧化氫可與鐵單質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且鐵離子可作為過氧化氫分解的催化劑，加快其分解；

（5）陽極尿素失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氮氣，結(jié)合電解原理分析作答；

（6）依據(jù)高錳酸鉀與過氧化氫反應(yīng)的關(guān)系式，找出過氧化氫與高錳酸鉀物質(zhì)的量之間的關(guān)系，進而求得H2O2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)操作不當(dāng)對酸性高錳酸鉀體積讀數(shù)的影響及關(guān)系式得出結(jié)論。

（l）CO（NH2）2H2O2以氫鍵連接的為分子間作用力，氫元素為+1價，氧元素化合價為-2價，氮元素化合價-3價，計算得到碳元素化合價為+4價，D項正確，

故答案為：D；

（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)定的藍色過氧化鉻（CrO5），H2O2與重鉻酸鉀反應(yīng)的離子方程式為：4H2O2+Cr2O72-+H+=2CrO5+5H2O，

故答案為：4H2O2+Cr2O72-+2H+=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)品可采用先溶解再蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，最后過濾洗滌、干燥得到晶體，操作順序是④③①②⑤，

故答案為：④③①②⑤；

（4）在實驗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)，進而氧化生成可催化H2O2分解的Fe3+，故答案為：①H2O2水溶液呈弱酸性，故H2O2可與鐵單質(zhì)反應(yīng)；②進而氧化生成可催化H2O2分解的Fe3+；

（5）由圖可知，CO（NH2）2在陽極放電生成N2，C元素價態(tài)未變化，故還有碳酸鉀與水生成，電極反應(yīng)式為CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O，

故答案為：CO（NH2）2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O；

（6）
計算過氧化氫物質(zhì)的量n=0.05mol，計算過氧化氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100% = 42.5%，

故答案為：42.5%；
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤洗，消耗標(biāo)定溶液體積增大，高錳酸鉀溶液濃度偏小，則滴定實驗中消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大，測定結(jié)果會增大，

故答案為：偏大。