题目内容

水合肼是一种重要的精细化工原料，纯品为无色透明的油状液体，在高温下分解成N₂、NH₃和H₂．水合肼具有还原性，能与碘反应：N₂H₄+2I₂═N₂+4HI．在农药、医药及有机合成中有广泛用途．用尿素法制备水合肼，可分为两个阶段，第一阶段为低温氯化阶段，第二阶段为高温水解阶段，总反应方程式为：（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄?H₂O+NaCl+Na₂CO₃
实验步骤：
步骤1．向30%的NaOH溶液中通入Cl₂，保持温度在30℃以下，至溶液显浅黄绿色停止通Cl₂．静置，检测NaClO的浓度后，倾出上层清液，配制所需浓度的NaClO和NaOH的混合溶液．
步骤2．称取一定质量尿素配成溶液，置于冰水浴．将一定体积步骤1配得的溶液倒入分液漏斗中，慢慢滴加到尿素溶液中，0.5h左右滴完后，继续搅拌0.5h．
步骤3．将步骤2所得溶液，转移到三口烧瓶（见图甲）并加入5gKMnO₄作催化剂，边搅拌边急速升温，在108℃回流5min．

（1）步骤1中检测NaClO浓度的目的是．步骤2中冰水浴的作用是．
（2）粗产品倒入图乙的烧瓶中进行减压蒸馏．减压蒸馏的原理是．在烧瓶中插入一根毛细管，通过蒸馏即可得到纯品．在减压蒸馏过程中毛细管的作用是，温度计水银球放置的位置是（填写图中A、B、C）．
（3）测定水合肼的质量分数可采用下列步骤：
a．准确称取1.250g试样，经溶解、转移、定容等步骤，配制250mL溶液．
b．移取10.00mL于锥形瓶中，加入20mL水，摇匀．
c．用0.1000mol?L^-1碘的标准溶液滴定至溶液出现微黄色且0.5min内不消失，记录消耗溶液的体积．
d．进一步操作与数据处理
①使用容量瓶前要先检漏并洗净，检漏的操作方法是．
②滴定时，碘的标准溶液盛放在滴定管中（填“酸式”或“碱式”）；称取1.250g试样时所用的仪器是．
③若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00mL，则产品中N₂H₄?H₂O的质量分数为．
④为获得更精确的滴定结果，步骤d中进一步的操作是．

解：（1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄?H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，检测NaClO浓度可确定尿素和NaOH的用量，步骤2中冰水浴可使温度恒定，减少副反应的发生，
故答案为：确定所需尿素与NaOH的用量；减少副反应的发生；
（2）减压蒸馏可使液体在较低温度下沸腾，在减压蒸馏过程中毛细管可起防止暴沸的作用，蒸馏时温度计在蒸馏烧瓶的支管处，即应在图中的C处，
故答案为：通过减小体系压强，可以使液体在较低温度下沸腾；防止暴沸；C；
（3）①实验的第一步操作为查漏，操作为在容量瓶中注入适量水，塞上瓶塞，食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，倒立过来，观察是否漏水，若不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后，再次检验，故答案为：在容量瓶中注入适量水，塞上瓶塞，食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，倒立过来，观察是否漏水，若不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后，再次检验；
②碘水能腐蚀碱式滴定管的橡胶，则碘水应装在酸式滴定管中，称取1.250g应选用电子天平，故答案为：酸式滴定管；电子天平；
③由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，则根据反应的方程式可知水合肼的物质的量是0.9×10^-3mol，所以产品中N₂H₄．H₂O的质量分数为 $\text{[math]}$ =90%，故答案为：90%；
④减少实验误差，则步骤d中进一步操作主要是重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值，故答案为：重复步骤b和c1～2次．
分析：（1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄?H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，检测NaClO浓度可确定尿素和NaOH的用量，步骤2中冰水浴可使温度恒定，减少副反应的发生；
（2）减压蒸馏可使液体在较低温度下沸腾，在减压蒸馏过程中毛细管可起防止暴沸的作用，蒸馏时温度计在蒸馏烧瓶的支管处；
（3）①查漏的操作为在容量瓶中注入适量水，塞上瓶塞，食指顶住瓶塞，另一只手托住瓶底，倒立过来，观察是否漏水，若不漏水，将瓶正立并将瓶塞旋转180°后，再次检验；
②碘水能腐蚀碱式滴定管的橡胶，称取1.250g应选用电子天平；
③由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，则根据反应的方程式可知水合肼的物质的量是0.9×10^-3mol，以此计算质量分数；
④要减少实验误差，则步骤d中进一步操作主要是重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值．
点评：本题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题，试题综合性强，难易适中，侧重对学生基础知识的巩固与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力．