Question

（16分）尿素可作為H₂O₂的穩(wěn)定載體，生產(chǎn)一種固態(tài)、耐儲存、易運輸?shù)男滦脱趸瘎┖拖�毒劑—過氧化尿素[CO(NH₂)₂·H₂O₂]，其合成工藝流程如下：

請回答下列問題：
（1）操作I、II的名稱分別是______、_______。CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和過氧化氫之間以________結(jié)合，其結(jié)合力較弱，具有尿素和過氧化氫雙重性質(zhì)。
（2）工業(yè)上生產(chǎn)尿素所需的原料氣可由天然氣與水反應(yīng)制備，已知：
①甲烷、氫氣的燃燒熱分別為890．3KJ/mol、285．8kJ/mol
②
寫出CH₄與水蒸氣作用生產(chǎn)CO₂和H₂的熱化學(xué)方程式：_______________。
（3）合成過氧化氫尿素加入的穩(wěn)定劑可以是水楊酸、酒石酸等。酒石酸分子式為C₄H₆O_6，其核磁共振氫譜只有3種鋒，只含羧基和羥基兩種官能團，則酒石酸的結(jié)構(gòu)簡式為_____。
（4）為測定產(chǎn)品中H₂O₂的含量，稱取干燥樣品12．0g配成250mL溶液，取25．00mL
于錐形瓶中，加入適量硫酸酸化，用0．20mol/LKMnO₄標準溶液滴定，三次滴定平均消耗KMnO₄溶液20．00mL．（KMO₄溶液與尿素不反應(yīng)）．
①完成并配平方程式：MnO₄^-+    H₂O₂+   _________=Mn²⁺+ O₂↑+___；
②計算出產(chǎn)品中H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)為_______。
（5）電解尿素的廢水既可以處理廢水，又可制得純氫，電解原理如圖所示。電解池中隔膜僅阻止氣體通過，B兩極均為惰性電極。B極連接電源的____極（填
“正”或“負”），陽極電極反應(yīng)方程為_____________。

Answer 1

（16分）
（1）低溫蒸發(fā)、過濾（2分）   氫鍵（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）負（2分）    CO(NH₂)₂－6e^－＋8OH^－ == N₂↑＋CO ＋6H₂O（2分）

試題分析：（1）因為過氧化尿素具有尿素和過氧化氫雙重性質(zhì)，受熱易分解，所以應(yīng)使溶液在較低溫度下蒸發(fā)，因此操作I、II的名稱分別是低溫蒸發(fā)、過濾；CO(NH₂)₂·H₂O₂分子中尿素和過氧化氫都已經(jīng)達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，二者之間的結(jié)合力較弱，應(yīng)該為氫鍵。
（2）首先寫出CH₄與H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式并注明狀態(tài)，然后根據(jù)蓋斯定律求焓變，?H=—890．3kJ?mol?¹+4×285．8kJ?mol?¹—2×44kJ?mol?¹ =+164．9 kJ?mol?¹，可得熱化學(xué)方程式。
（3）酒石酸只含羧基和羥基兩種官能團，根據(jù)不飽和度，應(yīng)含有2個羧基和2個羥基，核磁共振氫譜只有3種鋒，說明H原子位置只有3種，為對稱結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡式為
（4）①根據(jù)氧化還原反應(yīng)中，化合價升高的價數(shù)和降低相等，MnO₄?中Mn元素降低5價，H₂O₂中O元素升高1價，所以MnO₄?和Mn²⁺的系數(shù)為2，H₂O₂和O₂的系數(shù)為5，然后利用觀察法配平化學(xué)方程式。
②根據(jù)反應(yīng)時KMnO₄與H₂O₂的物質(zhì)的量之比為2:5，可得產(chǎn)品中H₂O₂的質(zhì)量分數(shù)=0．2mol/L×0．02L×5/2×10×34g/mol÷12g×100% =28．3%
（5）根據(jù)圖示，B極發(fā)生H⁺得電子生成H₂，所以B為陰極，連接電源的負極；陽極CO(NH₂)₂失去電子轉(zhuǎn)化為N₂，因為電解液含KOH，所以電極方程式為：CO(NH₂)₂－6e^－＋8OH^－ == N₂↑＋CO＋6H₂O