Question

水合肼作為一種重要的精細化工原料，在農藥、醫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，總反應方程式為：（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→H₂N-NH₂?H₂O+NaCl+Na₂CO₃．
主要副反應：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NaCl0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．稱取一定質量尿素配成溶液，置于冰水�。畬⒁欢�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，繼續攪拌0.5h．
步驟5．將步驟4所得溶液，加入5g KMnO₄作催化劑，轉移到三口燒瓶（裝置見圖），邊攪拌邊急速升溫，在108℃回流5min．
步驟6．將回流管換成冷凝管，蒸餾，收集（ 108～114℃）餾分，得產品．
（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NaCl0溶液體積及NaOH質量
b．確定步驟4中冰水浴的溫度范圍
c．確定步驟4中稱量尿素的質量及所取次氯酸鈉溶液體積關系
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

 

（選填：“放熱”或“吸熱”）．
（4）步驟5必須急速升溫，嚴格控制回流時間，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）．測定水合肼的質量分數可采用下列步驟：
a．準確稱取2.000g試樣，經溶解、轉移、定容等步驟，配制250mL溶液．
b．移取10.00mL于錐形瓶中，加入20mL水，搖勻．
c．用0.1000mol/L碘溶液滴定至溶液出現微黃色且1 min內不消失，計錄消耗碘的標準液的體積．
d．進一步操作與數據處理
①滴定時，碘的標準溶液盛放在

 

滴定管中（選填：“酸式”或“堿式”）．
②若本次滴定消耗碘的標準溶液為18.00mL，可測算出產品中N₂H₄-H₂O的質量分數為

 

．
③為獲得更可靠的滴定結果，步驟d中進一步操作主要是：

 

．

Answer 1

分析：（1）溫度升高時，次氯酸鈉容易發生自身的氧化還原反應生成氯酸鈉和氯化鈉；
（2）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量及所取次氯酸鈉溶液體積關系，因此也需要步驟2中需要檢測NaClO濃度；
（3）第一階段需要在低溫下反應，這說明該反應是放熱反應；
（4）由已知信息可知，在反應極易發生副反應，所以這樣做的目的是減少副反應的發生，提高水合肼的產率；
（5）①碘水能腐蝕堿式滴定管的橡膠；
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反應中消耗單質碘的物質的量是1.8×10^-3mol，則根據反應的方程式可知水合肼的物質的量是0.9×10^-3mol，以此計算質量分數；
③要減少實驗誤差，則步驟d中進一步操作主要是重復步驟b和c2～3次，依據測得的結果，取平均值．

解答：解：：（1）由于溫度升高時，次氯酸鈉容易發生自身的氧化還原反應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，
故答案為：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量及所取次氯酸鈉溶液體積關系，因此也需要步驟2中需要檢測NaClO濃度，所以正確為ac，
故選ac；
（3）由于第一階段需要在低溫下反應，這說明該反應是放熱反應，
故答案為：放熱；
（4）根據已知信息可知，在反應極易發生副反應，所以這樣做的目的是減少副反應的發生，提高水合肼的產率，
故答案為：減少副反應的發生，提高水合肼的產率；
（5）①碘水能腐蝕堿式滴定管的橡膠，所以選用酸式滴定管，
故答案為：酸式；    
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反應中消耗單質碘的物質的量是1.8×10^-3mol，則根據反應的方程式可知水合肼的物質的量是9×10^-4mol，所以產品中N₂H₄．H₂O的質量分數為

9×10-4mol×25×50g/mol

2.0g

×100%=56.25%，
故答案為：56.25%；
③減少實驗誤差，則步驟d中進一步操作主要是：重復步驟b和c2～3次，依據測得的結果，取平均值，
故答案為：重復步驟b和c2～3次，依據測得的結果，取平均值．

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，側重對學生基礎知識的鞏固與訓練，旨在考查學生靈活運用基礎知識解決實際問題的能力，同時也注重對學生答題能力的培養和方法指導，有利于培養學生的邏輯思維能力和發散思維能力．該類試題是一類綜合性較強的試題，如元素及化合物性質和社會生活，環境保護，化學計算等知識．它不僅可考察學生對化學知識的理解程度，更重要的是培養學生的綜合分析能力和思維方法，提升學生的學科素養．