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．工業生產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是C．（填序號）
A．+3價       B．-2價      C．-3價
（2）過氧化尿素鑒定反應：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生成較穩定的藍色過氧化鉻（CrO₅）．寫出H₂O₂與重鉻酸鉀反應的離了方程式4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O．
（3）經過上述化學工藝后的產品是粗產品．已知30℃時尿素的溶解度遠大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產品的操作順序是⑤②④③①（填序號）．
①洗滌      ②蒸發濃縮       ③過濾       ④冷卻至30℃結晶      ⑤溶解
（4）在實驗室中采用上述原理制取過氧化尿素，攪拌器的材質一般用玻璃而非鐵質，原因是H₂O₂水溶液呈弱酸性，故H₂O₂可與鐵單質反應，進而氧化生成可催化H₂O₂分解的Fe³⁺．而實際生產中攪拌器選用的是鐵質材料，但需要對攪拌器進行處理，處理方法是將攪拌器放在濃硫酸（或濃硝酸）中浸泡一段時間，鐵表面鈍化．
（5）Ⅰ．為測定產品中H₂O₂的含量，常用KMnO₄溶液滴定H₂O₂（5H₂O₂+2MnO₄^-+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O）高錳酸鉀標準溶液通常放置時間較長，因此在滴定H₂O₂前，常用現配的草酸鈉溶液先標定出KMnO₄標準溶液的濃度．
Ⅱ．稱取過氧化尿素樣品2.000g，溶解在250mL容量瓶中定容．準確量取25.00mL于錐形瓶中加入1.00mL 6mo1/L的硫酸，用標定過的0.1000mol/L的高錳酸鉀標準溶液滴定至滴入最后一滴時溶液顯淺紅色且半分鐘內不褪色，三次滴定平均消耗KMnO₄標準溶液8，00mL，（KMnO₄與尿素不反應）．
①H₂O₂的質量分數是34.0%（精確至0.1%）．
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤洗，最終H₂O₂的質量分數偏大（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，氧元素化合價為-2價，碳元素化合價-4價，結合元素化合價代數和為0計算氮元素化合價；
（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生成較穩定的藍色過氧化鉻（CrO₅），結合原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（3）30℃時尿素的溶解度遠大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產品溶解蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾洗滌得到晶體；
（4）過氧化氫顯示弱酸性和鐵會發生反應，生成的亞鐵離子被過氧化氫氧化為鐵離子，鐵離子對過氧化氫分解起到催化劑作用，鐵常溫下在濃硫酸、濃硝酸中發生鈍化阻止反應進行；
（5）①5H₂O₂+2MnO₄^-+6H⁺═2Mn²⁺+5O₂↑+8H₂O，計算過氧化氫物質的量，計算過氧化氫的質量分數；
②若裝草酸鈉溶液的滴定管水洗后未潤洗，消耗標準溶液體積增大，高錳酸鉀溶液濃度偏�。�

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，氧元素化合價為-2價，碳元素化合價-4價，計算得到氮元素化合價為-3價，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生成較穩定的藍色過氧化鉻（CrO₅），H₂O₂與重鉻酸鉀反應的離了方程式位：4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O，
故答案為：4H₂O₂+Cr₂O₇^2-+H⁺=2CrO₅+5H₂O；
（3）經過上述化學工藝后的產品是粗產品．已知30℃時尿素的溶解度遠大于過氧化尿素的溶解度，則提純粗產品溶解、蒸發濃縮、冷卻結晶，過濾洗滌、干燥得到晶體，操作順序是⑤②④③①，
故答案為：⑤②④③①；
（4）在實驗室中采用上述原理制取過氧化尿素，攪拌器的材質一般用玻璃而非鐵質，原因是H₂O₂水溶液呈弱酸性，故H₂O₂可與鐵單質反應，進而氧化生成可催化H₂O₂分解的Fe³⁺，而實際生產中攪拌器選用的是鐵質材料，但需要對攪拌器進行處理，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可與鐵單質反應，進而氧化生成可催化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×$\frac{250}{25}$
計算過氧化氫物質的量n=0.02mol，計算過氧化氫的質量分數=$\frac{0.02mol×34g/mol}{2.000g}$×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洗，消耗標定溶液體積增大，高錳酸鉀溶液濃度偏小，則滴定實驗中消耗標準溶液體積增大，測定結果會增大，
故答案為：偏大．

點評 本題考查了物質制備實驗過程分析判斷，裝置圖的理解應用，為高頻考點，把握發生的化學反應及實驗操作為解答的關鍵，側重分析能力及實驗能力的考查，注意信息與所學知識的結合，題目難度較大．