Question

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．  用尿素法制备水合肼，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：（NH₂）₂CO+NaClO+2NaOH→H₂N-NH₂?H₂O+NaCl+Na₂CO₃．
主要副反应：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
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，至溶液显浅黄绿色停止通Cl₂．
步骤2．静置后取上层清液，检测NaCl0的浓度．
步骤3．倾出上层清液，配制所需浓度的NaClO和NaOH的混合溶液．
步骤4．称取一定质量尿素配成溶液，置于冰水浴．将一定体积步骤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，继续搅拌0.5h．
步骤5．将步骤4所得溶液，加入5g KMnO₄作催化剂，转移到三口烧瓶（装置见图），边搅拌边急速升温，在108℃回流5min．
步骤6．将回流管换成冷凝管，蒸馏，收集（ 108～114℃）馏分，得产品．
（1）步骤1温度需要在30℃以下，其主要目的是

 

．
（2）步骤2检测NaClO浓度的目的是

 

．
a．确定步骤3中需NaCl0溶液体积及NaOH质量
b．确定步骤4中冰水浴的温度范围
c．确定步骤4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5所需的回流时间
（3）尿素法制备水合肼，第一阶段为反应

 

（选填：“放热”或“吸热”）．
（4）步骤5必须急速升温，严格控制回流时间，其目的是

 

．
（5）已知水合肼在碱性条件下具有还原性（如：N₂H₄+2I₂=N₂+4HI）．测定水合肼的质量分数可采用下列步骤：
a．准确称取2.000g试样，经溶解、转移、定容等步骤，配制250mL溶液．
b．移取10.00mL于锥形瓶中，加入20mL水，摇匀．
c．用0.1000mol/L碘溶液滴定至溶液出现微黄色且1 min内不消失，计录消耗碘的标准液的体积．
d．进一步操作与数据处理
①滴定时，碘的标准溶液盛放在

 

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

 

．
③为获得更可靠的滴定结果，步骤d中进一步操作主要是：

 

．

Answer 1

分析：（1）温度升高时，次氯酸钠容易发生自身的氧化还原反应生成氯酸钠和氯化钠；
（2）步骤3中需要配制所需浓度的NaClO和NaOH的混合溶液，所以步骤2中需要检测NaClO浓度；另外在步骤4中还需要称量尿素的质量及所取次氯酸钠溶液体积关系，因此也需要步骤2中需要检测NaClO浓度；
（3）第一阶段需要在低温下反应，这说明该反应是放热反应；
（4）由已知信息可知，在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；
（5）①碘水能腐蚀碱式滴定管的橡胶；
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，则根据反应的方程式可知水合肼的物质的量是0.9×10^-3mol，以此计算质量分数；
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）由于温度升高时，次氯酸钠容易发生自身的氧化还原反应生成氯酸钠和氯化钠，所以步骤1温度需要在30℃以下，其主要目的是防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠，
故答案为：防止NaClO（歧化）分解为氯酸钠和氯化钠；
（2）由于步骤3中需要配制所需浓度的NaClO和NaOH的混合溶液，所以步骤2中需要检测NaClO浓度；另外在步骤4中还需要称量尿素的质量及所取次氯酸钠溶液体积关系，因此也需要步骤2中需要检测NaClO浓度，所以正确为ac，
故选ac；
（3）由于第一阶段需要在低温下反应，这说明该反应是放热反应，
故答案为：放热；
（4）根据已知信息可知，在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；
（5）①碘水能腐蚀碱式滴定管的橡胶，所以选用酸式滴定管，
故答案为：酸式；    
②由N₂H₄+2I₂=N₂+4HI，反应中消耗单质碘的物质的量是1.8×10^-3mol，则根据反应的方程式可知水合肼的物质的量是9×10^-4mol，所以产品中N₂H₄．H₂O的质量分数为

9×10-4mol×25×50g/mol

2.0g

×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：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题．试题综合性强，难易适中，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，同时也注重对学生答题能力的培养和方法指导，有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力．该类试题是一类综合性较强的试题，如元素及化合物性质和社会生活，环境保护，化学计算等知识．它不仅可考察学生对化学知识的理解程度，更重要的是培养学生的综合分析能力和思维方法，提升学生的学科素养．