Question

（16分）尿素可作为H₂O₂的稳定载体，生产一种固态、耐储存、易运输的新型氧化剂和消毒剂—过氧化尿素[CO(NH₂)₂·H₂O₂]，其合成工艺流程如下：

请回答下列问题：
（1）操作I、II的名称分别是______、_______。CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和过氧化氢之间以________结合，其结合力较弱，具有尿素和过氧化氢双重性质。
（2）工业上生产尿素所需的原料气可由天然气与水反应制备，已知：
①甲烷、氢气的燃烧热分别为890．3KJ/mol、285．8kJ/mol
②
写出CH₄与水蒸气作用生产CO₂和H₂的热化学方程式：_______________。
（3）合成过氧化氢尿素加入的稳定剂可以是水杨酸、酒石酸等。酒石酸分子式为C₄H₆O_6，其核磁共振氢谱只有3种锋，只含羧基和羟基两种官能团，则酒石酸的结构简式为_____。
（4）为测定产品中H₂O₂的含量，称取干燥样品12．0g配成250mL溶液，取25．00mL
于锥形瓶中，加入适量硫酸酸化，用0．20mol/LKMnO₄标准溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液20．00mL．（KMO₄溶液与尿素不反应）．
①完成并配平方程式：MnO₄^-+    H₂O₂+   _________=Mn²⁺+ O₂↑+___；
②计算出产品中H₂O₂的质量分数为_______。
（5）电解尿素的废水既可以处理废水，又可制得纯氢，电解原理如图所示。电解池中隔膜仅阻止气体通过，B两极均为惰性电极。B极连接电源的____极（填
“正”或“负”），阳极电极反应方程为_____________。

Answer 1

（16分）
（1）低温蒸发、过滤（2分）   氢键（1分）
（2）CH₄(g)＋2H₂O(g)==CO₂(g)＋4H₂(g) DH＝+164．9 kJ/mol（3分）
（3）（2分）
（4）①2MnO ＋5H₂O₂＋6H^＋==2Mn²⁺＋5O₂↑＋8H₂O（2分）    ②28．3 %（2分）
（5）负（2分）    CO(NH₂)₂－6e^－＋8OH^－ == N₂↑＋CO ＋6H₂O（2分）

试题分析：（1）因为过氧化尿素具有尿素和过氧化氢双重性质，受热易分解，所以应使溶液在较低温度下蒸发，因此操作I、II的名称分别是低温蒸发、过滤；CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和过氧化氢都已经达到稳定结构，二者之间的结合力较弱，应该为氢键。
（2）首先写出CH₄与H₂O反应的化学方程式并注明状态，然后根据盖斯定律求焓变，?H=—890．3kJ?mol?¹+4×285．8kJ?mol?¹—2×44kJ?mol?¹ =+164．9 kJ?mol?¹，可得热化学方程式。
（3）酒石酸只含羧基和羟基两种官能团，根据不饱和度，应含有2个羧基和2个羟基，核磁共振氢谱只有3种锋，说明H原子位置只有3种，为对称结构，所以结构简式为
（4）①根据氧化还原反应中，化合价升高的价数和降低相等，MnO₄?中Mn元素降低5价，H₂O₂中O元素升高1价，所以MnO₄?和Mn²⁺的系数为2，H₂O₂和O₂的系数为5，然后利用观察法配平化学方程式。
②根据反应时KMnO₄与H₂O₂的物质的量之比为2:5，可得产品中H₂O₂的质量分数=0．2mol/L×0．02L×5/2×10×34g/mol÷12g×100% =28．3%
（5）根据图示，B极发生H⁺得电子生成H₂，所以B为阴极，连接电源的负极；阳极CO(NH₂)₂失去电子转化为N₂，因为电解液含KOH，所以电极方程式为：CO(NH₂)₂－6e^－＋8OH^－ == N₂↑＋CO＋6H₂O