Question

9．水合肼作为一种重要的精细化工原料，在农药、医药及有机合成中有广泛用途．用尿素法制水合肼，可分为两个阶段，第一阶段为低温氯化阶段，第二阶段为高温水解阶段，总反应方程式为：CO （NH₂）₂+NaClO+2NaOH→H₂N-NH₂•H₂O+NaCl+Na₂CO₃．
实验步骤：
步骤1：向30%的NaOH溶液中通入Cl₂，保持温度在30℃以下，至溶液呈浅黄绿色停止通Cl₂．静置后取上层清液，检测NaClO的浓度．
步骤2：倾出上层清液，配制所需浓度的NaClO和NaOH的混合溶液．
步骤3：称取一定质量尿素配成溶液后，置于冰水浴，将一定体积步骤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，继续搅拌0.5h．
步骤4：将步骤3所得溶液，转移到三颈烧瓶（图1）并加入5g催化剂，边搅拌边急速升温，在108℃回流5min．
步骤5：进行蒸馏操作，收集（108～114℃）馏分，得产品．
（1）步骤1中检测NaClO的浓度的目的是AC．
A．确定步骤2中需NaClO溶液体积及NaOH质量
B．确定步骤3中冰水浴的温度范围
C．确定步骤3中称量尿素的质量及所取次氯酸钠溶液体积关系
D．确定步骤4所需的回流时间
（2）步骤4必须急速升温，严格控制回流时间，其目的是减少副反应的发生，提高水合肼的产率．
（3）步骤5采用图2装置进行．在烧瓶中插入一根毛细管，通过蒸馏即可得纯品．在蒸馏过程中毛细管的作用是防止暴沸，温度计水银球放置的位置是C．（填写图中A、B、C）．
（4）已知水合肼在碱性环境下具有还原性（如：N₂H₄+2I₂=N₂+4HI）．测定水合肼的质量分
数可采用如下步骤：
步骤a：准确称取2.000g样品，经溶解、转移、定容等步骤，配制250mL溶液．
步骤b：移取10.00mL于锥形瓶中，加入20mL水，摇匀．
步骤c：用0.1000mol/L 碘溶液滴定至溶液出现微黄色且1min内不消失，记录消耗碘的
标准液的体积．
步骤d：进一步操作与数据处理
①滴定时，碘的标准溶液盛放在酸式滴定管中（选填“酸式”或“碱式”）．
②若本次滴定消耗碘的标准溶液为18.00mL，可测算出产品中N₂H₄•H₂O的质量分数为56.25%．
③为获得更可靠的滴定结果，步骤d中进一步操作主要是：重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值．

Answer 1

分析 （1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄•H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，检测NaClO浓度可确定尿素和NaOH的用量、NaClO溶液的体积；
（2）该反应极易发生副反应，所以这样做的目的是减少副反应的发生，提高水合肼的产率；
（3）进行蒸馏分离出产品，需要防止蒸馏烧瓶内液体暴沸，温度计测定馏分的沸点；
（4）①碘水具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡胶；
②反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI可知水合肼的物质的量，进而计算其质量分数；
③要减少实验误差，则步骤d中进一步操作主要是重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值．

解答 解：（1）由（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→N₂H₄•H₂O+NaCl+Na₂CO₃可知，检测NaClO浓度可确定尿素和NaOH的用量、NaClO溶液的体积，因此也需要步骤1中需要检测NaClO浓度，故选：AC；
（2）该反应极易发生副反应，所以这样做的目的是减少副反应的发生，提高水合肼的产率，
故答案为：减少副反应的发生，提高水合肼的产率；
（3）进行蒸馏分离出产品，在蒸馏过程中毛细管可起防止暴沸的作用，蒸馏时温度计在蒸馏烧瓶的支管处，即图中C位置，
故答案为：防止暴沸；C；
（4）①碘水能腐蚀碱式滴定管的橡胶，则碘水应装在酸式滴定管中，故答案为：酸式滴定管；
②反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，可知水合肼的物质的量是0.9×10^-3mol，所以产品中N₂H₄．H₂O的质量分数为$\frac{9×1{0}^{-4}mol×50g/mol×\frac{250mL}{10mL}}{2.000g}$×100%=56.25%，故答案为：56.25%；
③减少实验误差，则步骤d中进一步操作主要是重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值，故答案为：重复步骤b和c2～3次，依据测得的结果，取平均值．

点评 本题考查有机物的制备方案，涉及对操作的分析评价、滴定计算等，侧重对学生基础知识的巩固与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力，难度中等．