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

（16分）

（1）低温蒸发、过滤（2分） 氢键（1分）

（2）CH4(g)＋2H2O(g)==CO2(g)＋4H2(g) H＝+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）

【解析】

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

考点：本题考查基本操作、热化学方程式和电极方程式的书写、结构的判断、化学方程式的配平和计算。