Question

过氧化碳酰胺[CO(NH₂)₂·H₂O₂]是一种与过氧化氢性质相似的固体氧化剂,因其具有价廉、安全、易于储存、使用方便等优点,被广泛应用于日用化工、食品、建筑、农业等领域。请回答下列问题:

I.过氧化碳酰胺的制备

实验室用尿素和双氧水制备过氧化碳酰胺的步骤如下:取5.0 mL 30% H₂O₂放入50 mL锥形瓶中,加入1.8 g尿素(H₂O₂与尿素的物质的量之比为3:2);将装有反应混合物的锥形瓶放入水浴锅中,水浴加热至60 °C,加热几分钟,得到一种澄清、透明的溶液;将溶液转移到大蒸发皿上,在60 °C恒温水浴锅上缓慢蒸发;溶液中缓慢析出针状晶体;当结晶完全后,将针状晶体用滤纸吸去水分,称重,得产品2.5 g。

已知:CO(NH₂)₂+H₂O₂=CO(NH₂)₂·H₂O₂。

(1)H₂O₂的电子式为________________________。

(2)水浴加热时温度控制在60 °C最好,其原因为___________________________。

(3)过氧化碳酰胺的产率为___________%(结果保留1位小数)。

II.过氧化碳酰胺的性质

称取0.50g过氧化碳酰胺于试管中,加5mL水溶解。

过氧化碳酰胺的鉴定反应步骤及现象如下:

在试管中加入5滴过氧化碳酰胺溶液、0.5 mL乙醚和2滴2 mol·L^-1 H₂SO₄酸化,再加入2~3滴0.1 mol. L^-1K₂CrO₄溶液.振荡试管，上层呈深蓝色,过氧化氢和重铬酸钾发生非氧化还原反应生成蓝色的CrO₅,CrO₅在乙醚中稳定,碳酰胺[CO(NH₂)₂]不和重铬酸钾反应,下层呈绿色,CrO₅在水中不稳定,易分解生成Cr(OH)²⁺和O₂。

(4)检验O₃可用CrO₃与O₃反应,得蓝色晶体CrO₅:CrO₃+O₃ →CrO₅(未配平),则该反应中氧化剂与还原剂的个数比为_____________。

(5)CrO₅在水中分解的离子方程式为_______________。

III.过氧化碳酰胺中活性氧含量的测定(以过氧化氢中氧原子的质量分数计)

准确称量7.5200 g产品,配制成100 mL溶液,用移液管移取10.00 mL溶液于250 mL锥形瓶中,加人适量水和硫酸,用0.1000mol·L^-1的酸性高锰酸钾标准溶液平行滴定三次，平均消耗的体积为24.00mL。.

(6)配制100mL过氧化碳酰胺溶液所用到的玻璃仪器有____________,判断滴定至终点的现象为___________________，过氧化碳酰胺中活性氧含量为_____________(结果保留1位小数)。

Answer

若加热温度低于60℃，则反应速率慢，若加热温度高于60℃，则尿素和双氧水会分解，影响产率 88.7 2：3 4CrO5＋8H＋=4Cr(OH)2＋＋7O2↑＋2H2O 100mL容量瓶、玻璃棒、烧杯、胶头滴管 当滴入最后一滴酸性高锰酸钾标准溶液时，溶液由无色变为浅红色，且半分钟(或30s)内不褪色 25.5%

【解析】

(1)H2O2的结构式为H－O－O－H，然后书写出其电子式；

(2)利用温度对化学反应速率以及H2O2稳定性的影响进行分析；

(3)投入H2O2和尿素的物质的量之比为3：2，根据反应方程式，过氧化氢过量，按照尿素进行计算；

(4)过氧化氢和重铬酸钾溶液发生非氧化还原反应得到CrO5，即CrO5中Cr显＋6价，O有－1价和－2价，需要计算CrO5中－1价O和－2价O的个数，然后配平方程式；

(5)根据题意，CrO5在水中不稳定，易分解成Cr(OH)2＋和O2，然后利用原子和电荷守恒，进行书写；

(6)根据配制溶液需要的仪器进行分析；用酸性高锰酸钾溶液滴定溶液，高锰酸钾溶液显紫红色，分析得出滴定终点；利用关系法进行计算；

(1)H2O2为共价化合物，其结构式为H－O－O－H，电子式为；

(2)过氧化氢和尿酸发生反应时，控制温度在60℃，可保证反应速率不是太慢，又可使尿素和过氧化氢不分解，因此控制温度在60℃的原因是若加热温度低于60℃，则反应速率慢，若加热温度高于60℃，则尿素和双氧水会分解，影响产率；

(3)根据尿素与过氧化氢反应的方程式，按照过氧化氢与尿素的物质的量之比为3：2，过氧化氢过量，应按照尿素进行计算，理论上生成过氧化碳酰胺质量为=2.82g，则产率为=88.7%；

(4)过氧化氢和重铬酸钾发生非氧化还原反应生成蓝色的CrO5，CrO5中Cr的化合价为＋6价，CrO5中O显－1价和－2价，令1molCrO5中含xmol－1价O，ymol－2价O，则有x＋y=5，根据化合价代数和为0，则有x＋2y=6，解得x=4，y=1，依据氧化还原反应中的归中规律，该反应方程式为3CrO3＋2O3=3CrO5，即氧化剂与还原剂的物质的量之比为2：3，即个数之比为2：3；

(5) 根据题意，CrO5在酸性条件下分解成Cr(OH)2＋和O2，根据原子守恒和电荷守恒 ，分解的离子方程式为4CrO5＋8H＋=4Cr(OH)2＋＋7O2↑＋2H2O；

(6)配制过氧化碳酰胺需要的玻璃仪器有100mL容量瓶、玻璃棒、烧杯、胶头滴管；用酸性高锰酸钾溶液进行滴定，因此滴定终点的现象：当滴入最后一滴酸性高锰酸钾标准溶液时，溶液由无色变为浅红色，且半分钟(或30s)内不褪色；过氧化碳酰胺与H2O2性质相似，酸性高锰酸钾溶液相当于滴定H2O2，因此建立关系式为5[CO(NH2)2·H2O2]～5H2O2～2KMnO4，由此可得到过氧化碳酰胺中活性氧含量为×100%=25.5%。