Question

2．過氧化尿素是一種新型漂白、消毒劑，廣泛應用于農業(yè)、醫(yī)藥、日用化工等領域．濕法工藝制取過氧化尿素是用低濃度的雙氧水和飽和尿素溶液在一定條件下合成過氧化尿素．反應的方程式為：CO（NH₂）₂+H₂O₂ $\frac{\underline{\;30℃\;}}{\;}$CO（NH₂）₂•H₂O₂△H＜0．過氧化尿素的部分性質如下：

分子式	外觀	熱分解溫度	熔點	溶解性
CO（NH2）2•H2O2	白色晶體	45℃	75-85℃	易溶于水、有機溶劑

濕法合成過氧化尿素的流程圖如下：

請回答下列問題：
（1）反應器的加熱方式是水浴加熱；反應溫度需控制在適當溫度下進行，溫度不能過高的原因是溫度過高，產品易分解，致使活性氧含量降低，溫度也不能過低的原因是溫度過低，反應速率太慢，且反應體系制冷需要消耗大量能量．
（2）若欲從母液中分離出H₂O₂和尿素，可采用的操作是減壓蒸餾、結晶．
（3）干法工藝制取過氧化尿素的方法是：采用高濃度雙氧水水溶液噴霧到無水尿素固體上進行反應，水和反應熱通過流態(tài)床移去而得到干燥的過氧化尿素產品．
比較干法與濕法兩種工藝，你認為干法工藝的優(yōu)點是：流程短，工藝簡單（答出一點即可），干法工藝的缺點是：雙氧水濃度高經濟效益低，設備復雜等（答出兩點即可），濕法工藝的優(yōu)點是：低濃度雙氧水，經濟效益高，設備簡單易于達到，母液可循環(huán)使用等（答出兩點即可）．
（4）準確稱取0.6000g產品于250mL錐形瓶中，加適量蒸餾水溶解，再加1mL 6mol•L^-1H₂SO₄，用0.1000mol•L^-1KMnO₄標準溶液滴定至終點時消耗20.00mL（尿素與KMnO₄溶液不反應），則產品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的質量分數(shù)為78.3%（結果保留到小數(shù)點后一位）．

Answer 1

分析 （1）反應控制溫度30℃，應采取水浴加熱；溫度45℃，CO（NH₂）₂•H₂O₂發(fā)生分解，溫度過低，反應速率太慢，且制冷需要消耗能量；
（2）減壓蒸餾分離得到H₂O₂，然后結晶得到尿素；
（3）對比分析可知，干法制備：流程短，工藝簡單，但雙氧水濃度高經濟效益低，設備復雜等，而濕法制備：低濃度雙氧水，經濟效益高，設備簡單易于達到，母液可循環(huán)使用等；
（4）尿素與KMnO₄溶液不反應，滴定發(fā)生的反應為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，可得關系式5CO（NH₂）₂•H₂O₂～2KMnO₄，根據(jù)消耗高錳酸鉀的物質的量計算CO（NH₂）₂•H₂O₂的物質的量，進而計算產品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的質量分數(shù)．

解答 解：（1）CO（NH₂）₂•H₂O₂的制備控制溫度30℃，CO（NH₂）₂•H₂O₂在45℃時發(fā)生分解，所以不能用酒精燈直接加熱，應該用水浴加熱；溫度過高，產品易分解，致使活性氧含量降低；溫度過低，反應速率太慢，且反應體系制冷需要消耗大量能量，
故答案為：水浴加熱；溫度過高，產品易分解，致使活性氧含量降低；溫度過低，反應速率太慢，且反應體系制冷需要消耗大量能量；
（2）母液可以循環(huán)使用提高原料利用率，母液中含有H₂O₂和尿素，減壓蒸餾分離得到H₂O₂，然后結晶得到尿素，
故答案為：減壓蒸餾、結晶；
（3）對比分析可知，干法制備優(yōu)點：流程短，工藝簡單，缺點：雙氧水濃度高經濟效益低，設備復雜等，濕法制備優(yōu)點：低濃度雙氧水，經濟效益高，設備簡單易于達到，母液可循環(huán)使用等，
故答案為：流程短，工藝簡單；雙氧水濃度高經濟效益低，設備復雜等；低濃度雙氧水，經濟效益高，設備簡單易于達到，母液可循環(huán)使用等；
（4）尿素與KMnO₄溶液不反應，滴定發(fā)生的反應為：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，可得關系式5CO（NH₂）₂•H₂O₂～2KMnO₄，n[CO（NH₂）₂•H₂O₂]=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.1000mol•L^-1×0.02L=0.005mol，其質量為0.005mol×94g/mol=0.47g，所以產品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的質量分數(shù)為$\frac{0.47g}{0.6g}$×100%=78.3%，
故答案為：78.3%．

點評 本題考查了物質的制備實驗，涉及實驗基本操作、對工藝流程的分析評價、氧化還原滴定、化學計算等，難度中等，是對知識的綜合運用與分析解決問題能力的考查，注意利用關系式進行計算．