Question

水合肼作為一種重要的精細(xì)化工原料，在農(nóng)藥、醫(yī)藥及有機合成中有廣泛用途。用尿素法制備水合肼，可分為兩個階段，第一階段為低溫氯化階段，第二階段為高溫水解階段，總反應(yīng)方程式為：(NH₂)₂CO +NaClO+2NaOH → H₂N—NH₂·H₂O+NaCl+Na₂CO₃。

主要副反應(yīng)：N₂H₄+2NaClO= N₂↑+2H₂O+2NaCl △H<0

3NaClO=" 2NaCl" +NaClO₃     △H>0

CO(NH₂)₂ ＋2NaOH= 2NH₃↑+Na₂CO₃ △H>0

【深度氧化】：(NH₂)₂CO+3NaClO= N₂↑+3NaCl+CO₂↑+2H₂O  △H<0

實驗步驟：

步驟1．向30%的NaOH溶液中通入Cl₂，保持溫度在30℃以下，至溶液顯淺黃綠色停止通Cl₂。

步驟2．靜置后取上層清液，檢測NaClO的濃度。

步驟3．傾出上層清液，配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液。

步驟4．稱取一定質(zhì)量尿素配成溶液，置于冰水浴。將一定體積步驟3配得的溶液倒入分液漏斗中，慢慢滴加到尿素溶液中，0.5h左右滴完后，繼續(xù)攪拌0.5h。

步驟5．將步驟4所得溶液，加入5g KMnO₄作催化劑，轉(zhuǎn)移到三口燒瓶（裝置見圖），邊攪拌邊急速升溫，在108℃回流5 min。

步驟6．將回流管換成冷凝管，蒸餾，收集( 108~114℃)餾分，得產(chǎn)品。

(1)步驟1溫度需要在30℃以下，其主要目的是      。

(2)步驟2檢測NaClO濃度的目的是      。

a．確定步驟3中需NaClO溶液體積及NaOH質(zhì)量

b．確定步驟4中冰水浴的溫度范圍

c．確定步驟4中稱量尿素的質(zhì)量及所取次氯酸鈉溶液體積關(guān)系

d．確定步驟5所需的回流時間   

(3)尿素法制備水合肼，第一階段為反應(yīng)            （選填：“放熱”或“吸熱”）。

(4)步驟5必須急速升溫，嚴(yán)格控制回流時間，其目的是      。

(5)已知水合肼在堿性條件下具有還原性（如：N₂H₄+2I₂=N₂+4HI）。測定水合肼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可采用下列步驟：

a．準(zhǔn)確稱取2.000g試樣，經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移、定容等步驟，配制250mL溶液。

b．移取l0.00 mL于錐形瓶中，加入20mL水，搖勻．

c．用0.l000 mol/L碘溶液滴定至溶液出現(xiàn)微黃色且Imin內(nèi)不消失，計錄消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)液的體積。

d．進一步操作與數(shù)據(jù)處理

①滴定時，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在     滴定管中（選填：“酸式”或“堿式”）。

②若本次滴定消耗碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液為18.00mL，可測算出產(chǎn)品中N₂H₄-H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為     。

③為獲得更可靠的滴定結(jié)果，步驟d中進一步操作主要是：     

 

Answer 1

【答案】

（15分）(1)防止NaClO（歧化）分解為氯酸鈉和氯化鈉（2分）

(2) ac（2分）    (3)放熱（2分）  (4)減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率（2分）

(5)①酸式（2分） ②56.25%（3分）③重復(fù)步驟b和c2~3次，依據(jù)測得的結(jié)果，取平均值。（2分）

【解析】

試題分析：（1）由于溫度升高時，次氯酸鈉容易發(fā)生自身的氧化還原反應(yīng)生成氯酸鈉和氯化鈉，所以步驟1溫度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO（歧化）分解為氯酸鈉和氯化鈉。

（2）由于步驟3中需要配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液，所以步驟2中需要檢測NaClO濃度。另外在步驟4中還需要稱量尿素的質(zhì)量及所取次氯酸鈉溶液體積關(guān)系，因此也需要步驟2中需要檢測NaClO濃度，所以答案選ac。

（3）由于第一階段需要在低溫下反應(yīng)，這說明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)。

（4）共計已知信息可知，在反應(yīng)極易發(fā)生副反應(yīng)，所以這樣做的目的是減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率。

（5）①碘水是下酸性的，所以滴定時，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在酸式滴定管中。

②反應(yīng)中消耗單質(zhì)碘的物質(zhì)的量是1.8×10^－3mol，則根據(jù)反應(yīng)的方程式可知水合肼的物質(zhì)的量是0.9×10^－3mol，所以產(chǎn)品中N₂H₄-H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。

③要減少實驗誤差，則步驟d中進一步操作主要是重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測得的結(jié)果，取平均值。

考點：考查物質(zhì)制備的實驗設(shè)計、條件控制、基本實驗操作以及含量的有關(guān)計算

點評：該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題。試題綜合性強，難易適中，側(cè)重對學(xué)生基礎(chǔ)知識的鞏固與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，同時也注重對學(xué)生答題能力的培養(yǎng)和方法指導(dǎo)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和發(fā)散思維能力。該類試題是一類綜合性較強的試題，如元素及化合物性質(zhì)和社會生活，環(huán)境保護，化學(xué)計算等知識。它不僅可考察學(xué)生對化學(xué)知識的理解程度，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和思維方法，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。