Question

2．过氧化尿素是一种新型漂白、消毒剂，广泛应用于农业、医药、日用化工等领域．湿法工艺制取过氧化尿素是用低浓度的双氧水和饱和尿素溶液在一定条件下合成过氧化尿素．反应的方程式为：CO（NH₂）₂+H₂O₂ $\frac{\underline{\;30℃\;}}{\;}$CO（NH₂）₂•H₂O₂△H＜0．过氧化尿素的部分性质如下：

分子式	外观	热分解温度	熔点	溶解性
CO（NH2）2•H2O2	白色晶体	45℃	75-85℃	易溶于水、有机溶剂

湿法合成过氧化尿素的流程图如下：

请回答下列问题：
（1）反应器的加热方式是水浴加热；反应温度需控制在适当温度下进行，温度不能过高的原因是温度过高，产品易分解，致使活性氧含量降低，温度也不能过低的原因是温度过低，反应速率太慢，且反应体系制冷需要消耗大量能量．
（2）若欲从母液中分离出H₂O₂和尿素，可采用的操作是减压蒸馏、结晶．
（3）干法工艺制取过氧化尿素的方法是：采用高浓度双氧水水溶液喷雾到无水尿素固体上进行反应，水和反应热通过流态床移去而得到干燥的过氧化尿素产品．
比较干法与湿法两种工艺，你认为干法工艺的优点是：流程短，工艺简单（答出一点即可），干法工艺的缺点是：双氧水浓度高经济效益低，设备复杂等（答出两点即可），湿法工艺的优点是：低浓度双氧水，经济效益高，设备简单易于达到，母液可循环使用等（答出两点即可）．
（4）准确称取0.6000g产品于250mL锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，再加1mL 6mol•L^-1H₂SO₄，用0.1000mol•L^-1KMnO₄标准溶液滴定至终点时消耗20.00mL（尿素与KMnO₄溶液不反应），则产品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的质量分数为78.3%（结果保留到小数点后一位）．

Answer 1

分析 （1）反应控制温度30℃，应采取水浴加热；温度45℃，CO（NH₂）₂•H₂O₂发生分解，温度过低，反应速率太慢，且制冷需要消耗能量；
（2）减压蒸馏分离得到H₂O₂，然后结晶得到尿素；
（3）对比分析可知，干法制备：流程短，工艺简单，但双氧水浓度高经济效益低，设备复杂等，而湿法制备：低浓度双氧水，经济效益高，设备简单易于达到，母液可循环使用等；
（4）尿素与KMnO₄溶液不反应，滴定发生的反应为：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，可得关系式5CO（NH₂）₂•H₂O₂～2KMnO₄，根据消耗高锰酸钾的物质的量计算CO（NH₂）₂•H₂O₂的物质的量，进而计算产品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的质量分数．

解答 解：（1）CO（NH₂）₂•H₂O₂的制备控制温度30℃，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；温度过高，产品易分解，致使活性氧含量降低；温度过低，反应速率太慢，且反应体系制冷需要消耗大量能量，
故答案为：水浴加热；温度过高，产品易分解，致使活性氧含量降低；温度过低，反应速率太慢，且反应体系制冷需要消耗大量能量；
（2）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：减压蒸馏、结晶；
（3）对比分析可知，干法制备优点：流程短，工艺简单，缺点：双氧水浓度高经济效益低，设备复杂等，湿法制备优点：低浓度双氧水，经济效益高，设备简单易于达到，母液可循环使用等，
故答案为：流程短，工艺简单；双氧水浓度高经济效益低，设备复杂等；低浓度双氧水，经济效益高，设备简单易于达到，母液可循环使用等；
（4）尿素与KMnO₄溶液不反应，滴定发生的反应为：5H₂O₂+2KMnO₄+3H₂SO₄=8H₂O+2MnSO₄+K₂SO₄+5O₂↑，可得关系式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，其质量为0.005mol×94g/mol=0.47g，所以产品中CO（NH₂）₂•H₂O₂的质量分数为$\frac{0.47g}{0.6g}$×100%=78.3%，
故答案为：78.3%．

点评 本题考查了物质的制备实验，涉及实验基本操作、对工艺流程的分析评价、氧化还原滴定、化学计算等，难度中等，是对知识的综合运用与分析解决问题能力的考查，注意利用关系式进行计算．