Question

9．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(jī)合成中有廣泛用途．用尿素法制水合肼，可分為兩個(gè)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：CO （NH₂）₂+NaClO+2NaOH→H₂N-NH₂•H₂O+NaCl+Na₂CO₃．
實(shí)驗(yàn)步驟：
步驟1：向30%的NaOH溶液中通入Cl₂，保持溫度在30℃以下，至溶液呈淺黃綠色停止通Cl₂．靜置后取上層清液，檢測(cè)NaClO的濃度．
步驟2：傾出上層清液，配制所需濃度的NaClO和NaOH的混合溶液．
步驟3：稱取一定質(zhì)量尿素配成溶液后，置于冰水浴，將一定體積步驟2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4：將步驟3所得溶液，轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶（圖1）并加入5g催化劑，邊攪拌邊急速升溫，在108℃回流5min．
步驟5：進(jìn)行蒸餾操作，收集（108～114℃）餾分，得產(chǎn)品．
（1）步驟1中檢測(cè)NaClO的濃度的目的是AC．
A．確定步驟2中需NaClO溶液體積及NaOH質(zhì)量
B．確定步驟3中冰水浴的溫度范圍
C．確定步驟3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4所需的回流時(shí)間
（2）步驟4必須急速升溫，嚴(yán)格控制回流時(shí)間，其目的是減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率．
（3）步驟5采用圖2裝置進(jìn)行．在燒瓶中插入一根毛細(xì)管，通過蒸餾即可得純品．在蒸餾過程中毛細(xì)管的作用是防止暴沸，溫度計(jì)水銀球放置的位置是C．（填寫圖中A、B、C）．
（4）已知水合肼在堿性環(huán)境下具有還原性（如：N₂H₄+2I₂=N₂+4HI）．測(cè)定水合肼的質(zhì)量分
數(shù)可采用如下步驟：
步驟a：準(zhǔn)確稱取2.000g樣品，經(jīng)溶解、轉(zhuǎn)移、定容等步驟，配制250mL溶液．
步驟b：移取10.00mL于錐形瓶中，加入20mL水，搖勻．
步驟c：用0.1000mol/L 碘溶液滴定至溶液出現(xiàn)微黃色且1min內(nèi)不消失，記錄消耗碘的
標(biāo)準(zhǔn)液的體積．
步驟d：進(jìn)一步操作與數(shù)據(jù)處理
①滴定時(shí)，碘的標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在酸式滴定管中（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(cè)算出產(chǎn)品中N₂H₄•H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56.25%．
③為獲得更可靠的滴定結(jié)果，步驟d中進(jìn)一步操作主要是：重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值．

Answer 1

分析 （1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄•H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，檢測(cè)NaClO濃度可確定尿素和NaOH的用量、NaClO溶液的體積；
（2）該反應(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；
（3）進(jìn)行蒸餾分離出產(chǎn)品，需要防止蒸餾燒瓶?jī)?nèi)液體暴沸，溫度計(jì)測(cè)定餾分的沸點(diǎn)；
（4）①碘水具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡膠；
②反應(yīng)中消耗單質(zhì)碘的物質(zhì)的量是1.8×10^-3mol，由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI可知水合肼的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
③要減少實(shí)驗(yàn)誤差，則步驟d中進(jìn)一步操作主要是重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值．

解答 解：（1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄•H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，檢測(cè)NaClO濃度可確定尿素和NaOH的用量、NaClO溶液的體積，因此也需要步驟1中需要檢測(cè)NaClO濃度，故選：AC；
（2）該反應(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，
故答案為：減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高水合肼的產(chǎn)率；
（3）進(jìn)行蒸餾分離出產(chǎn)品，在蒸餾過程中毛細(xì)管可起防止暴沸的作用，蒸餾時(shí)溫度計(jì)在蒸餾燒瓶的支管處，即圖中C位置，
故答案為：防止暴沸；C；
（4）①碘水能腐蝕堿式滴定管的橡膠，則碘水應(yīng)裝在酸式滴定管中，故答案為：酸式滴定管；
②反應(yīng)中消耗單質(zhì)碘的物質(zhì)的量是1.8×10^-3mol，由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，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$\frac{9×1{0}^{-4}mol×50g/mol×\frac{250mL}{10mL}}{2.000g}$×100%=56.25%，故答案為：56.25%；
③減少實(shí)驗(yàn)誤差，則步驟d中進(jìn)一步操作主要是重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值，故答案為：重復(fù)步驟b和c2～3次，依據(jù)測(cè)得的結(jié)果，取平均值．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的制備方案，涉及對(duì)操作的分析評(píng)價(jià)、滴定計(jì)算等，側(cè)重對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的鞏固與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，難度中等．