過氧化尿素的制備及產品中活性氧含量的測定*
——介紹一個基礎化學綜合實驗

蔡吉清 李秀玲 曾秀瓊 何巧紅

(浙江大學化學系 浙江杭州 310058)

過氧化尿素的制備及產品中活性氧含量的測定*
——介紹一個基礎化學綜合實驗

蔡吉清 李秀玲**曾秀瓊 何巧紅

(浙江大學化學系 浙江杭州 310058)

介紹一個基礎化學小型綜合實驗——過氧化尿素的制備及產品中活性氧含量的測定。該實驗以尿素和過氧化氫為原料制備過氧化尿素，并對其性質及含量進行鑒定和定量分析。實踐結果表明本實驗設計合理，可作為基礎化學實驗課程中的小型綜合實驗開設。

過氧化尿素 活性氧含量 氧化-還原性質 高錳酸鉀

浙江大學對本科教學方法進行了改革，提出了“厚基礎、強能力、重自主創新”三階段實驗教學模式，并在實驗教學內容上堅持以人為本[1]，即以學生為實驗教學的中心，注重學生綜合素質的培養，在教學工作中充分發揮學生學習的主動性。本文以已有文獻[2-11]為基礎，設計了一個基礎化學小型綜合實驗，該實驗涉及過氧化尿素的制備，過氧化尿素的氧化-還原性質鑒定以及過氧化尿素產品中過氧化氫含量的測定，集無機制備、定性和定量分析多種基本操作于一個實驗中，有利于學生實驗綜合能力的培養，同時也為基礎化學實驗增添了新內容。

1 實驗原理

過氧化尿素又稱過氧化氫尿素、過碳酰胺、過氧化碳酰胺或過氧化氫脲，分子式為：CH6N2O3，相對分子質量為94.07，外觀為白色針狀晶體或粉末，無毒無味，易溶于水。是一種與過氧化氫溶液性質相似的固體氧化劑。與過氧化氫相比，過氧化尿素具有價廉、安全、易于存儲、使用方便等優點，因而被廣泛應用于醫藥、紡織、日用化工、食品、印染、農業、建筑等領域[2-11]。

CO(NH2)2+H2O2=CO(NH2)2·H2O2

本實驗通過混合尿素和過氧化氫溶液，并緩慢蒸發溶液得到過氧化尿素晶體。過氧化尿素遇水緩慢分解釋放出活性氧(reactive oxygen species，ROS)。由于活性氧的存在，表現出較強的氧化性、漂白性和殺菌性。

通過定性實驗可使學生了解過氧化尿素的氧化還原性質。

過氧化尿素中活性氧含量利用高錳酸鉀氧化-還原滴定法來測定。

過氧化尿素產物中活性氧含量(質量分數)按下式計算：

式中w(ROS)為過氧化尿素中活性氧質量分數；c為高錳酸鉀標準溶液濃度(mol/L)；V為滴定所用的高錳酸鉀標準溶液的體積(L)；m為過氧化尿素產品試樣的質量(g)。

2 實驗部分

2.1 試劑

過氧化氫(30%)；尿素(s)；高錳酸鉀溶液(0.02mol/L)；Na2C2O4(基準物質)；H2SO4(3mol/L)；二氧化錳(s)；AgNO3(0.1mol/L)；硫代乙酰胺(5%)；NaOH(6mol/L，2mol/L)；KI(0.1mol/L)；K2CrO4(0.1mol/L)；H2SO4(2mol/L)；乙醚；無水乙醇。

2.2 實驗步驟

2.2.1 過氧化尿素制備

2.2.2 過氧化尿素的性質[12]

稱取0.50g過氧化尿素于試管中，加5mL水溶解。

(1) 過氧化尿素的鑒定反應：在試管中加入5滴過氧化尿素溶液、0.5mL乙醚和2滴2mol/L H2SO4酸化，再加入2～3滴0.1mol/L K2CrO4溶液，振蕩試管，觀察水層和乙醚層顏色有何變化。

(2) 過氧化尿素的催化分解：在試管中加入0.1g產品、少量水及二氧化錳，用火柴余燼檢驗生成的氣體，觀察現象。

(3) 過氧化尿素的酸堿性：用pH試紙測試過氧化尿素溶液的酸堿性。在試管中加入1mL 6mol/L NaOH，1mL過氧化尿素溶液和2mL無水乙醇，振蕩試管，觀察現象。

(4) 過氧化尿素的氧化性：在試管中加入5滴過氧化尿素溶液、2滴0.1mol/L KI溶液、4滴2mol/L H2SO4溶液，振蕩試管，觀察現象。

在離心管中加入10滴0.1mol/L Pb(NO3)2溶液，再滴加10滴5%硫代乙酰胺溶液，振蕩離心管后，將試管放在水浴中加熱，觀察現象。離心分離后棄去上層清液，用少量去離子水洗滌沉淀3次，然后往沉淀中加入數滴過氧化尿素溶液，微熱，觀察現象。

(5) 過氧化尿素的還原性：在試管中加入3滴0.1mol/L AgNO3溶液，并滴加2mol/L NaOH溶液至棕色沉淀生成，再滴加1mL過氧化尿素溶液，用火柴余燼檢驗生成的氣體，觀察現象。

在另一試管中加入3滴0.1mol/L AgNO3溶液，直接滴加1mL過氧化尿素溶液，用火柴余燼檢驗，觀察現象有何不同。

2.2.3 過氧化尿素中活性氧含量測定[12-13]

(1) 高錳酸鉀標準溶液的標定：準確稱取0.20～0.22g Na2C2O4于250mL錐形瓶中。用80mL去離子水溶解后，再加15mL 3mol/L H2SO4，混勻后，將溶液加熱到70～80℃。立即趁熱用KMnO4滴定至溶液呈微紅色且30s不退色為終點。

(2) 準確稱量0.62g產品，放在100mL燒杯中，用50mL去離子水溶解后，全部轉移到100mL容量瓶內，用少量蒸餾水把燒杯洗幾次，洗滌液也倒入容量瓶內，最后把溶液定容到100mL。用移液管移取10.00mL溶液至250mL錐形瓶中，加入80mL去離子水和15mL 3mol/L H2SO4，混勻后，用高錳酸鉀標準溶液滴定至微紅色(30s不變)。

3 結果與討論

3.1 結果

由于過氧化氫是過量的，過氧化尿素的收率以尿素為基準，當尿素的使用量為1.75g時，過氧化尿素的理論產量為2.74g。得到的過氧化尿素的收率平均為90%。結果表明此方法制得的產品收率較高。過氧化尿素中活性氧理論含量為17.02%，制得的產品中活性氧含量為16.9%左右，高于文獻值[5-11]。

3.2 注意事項

(1) 在制備過氧化尿素水浴加熱時，要注意控制溫度，防止尿素分解，緩慢蒸發過程約需60min。

(2) 操作時應注意過氧化氫、過氧化尿素均有腐蝕性。30%過氧化氫不要接觸金屬，特別是金屬粉末。

(3) 對于過氧化尿素的催化分解實驗，加入二氧化錳的量一定要少(固體控制在一個小米粒大小)，以防由于分解速度過快使反應液噴濺到試管外；對于用火柴余燼檢驗生成的氣體，由于過長的試管無法觀測到火柴復燃現象，建議使用離心管。

(4) 在做高錳酸鉀標準溶液的標定實驗時，應注意控制滴定條件：溫度在75～85℃，酸度在0.5～1mol·L-1，滴定速度為：慢—快—慢(開始滴定時先緩慢滴加，然后再加快滴定速度，臨近終點時再緩慢滴加)。

3.3 性質實驗現象及解釋

(1) 過氧化尿素的鑒定反應：振蕩試管后，上層為乙醚層，溶液呈深藍色；下層為水層，溶液呈綠色。在酸性溶液中，過氧化氫與重鉻酸鉀反應生成藍色的過氧化鉻CrO5，反應式如下：

CrO5常溫下在水中很不穩定，易分解成Cr3+和O2，在乙醚中稍穩定。

(2) 過氧化尿素的催化分解：用火柴余燼檢驗生成的氣體時，產生的氣體可以使火柴余燼復燃。反應式如下：

(3) 過氧化尿素的酸堿性：測得過氧化尿素的pH≈6(同去離子水)。振蕩試管，可以觀察到有白色的膠狀沉淀生成，為生成的鹽在乙醇中析出。反應式如下：

(4) 過氧化尿素的氧化性：振蕩試管，有紅棕色碘生成。反應式如下：

將試管直接放在水浴中，加熱后產生黑色PbS沉淀。往沉淀中加入數滴過氧化尿素溶液，微熱后生成白色PbSO4沉淀。反應式如下：

(5) 過氧化尿素的還原性：在試管中加入AgNO3溶液后滴加NaOH溶液，有棕色沉淀生成，反應式如下：

再滴加過氧化尿素溶液，有氣體生成，用火柴余燼檢驗生成的氣體，觀察到產生的氣體可以使余燼火柴復燃。另一支試管中不滴加NaOH溶液，無上述現象。

4 教學效果

本實驗以無機制備、定性分析及定量分析的實驗基本操作為基礎，使學生在無機化學制備實驗時能自行對產品進行準確分析和測定，不但提高了學生的實驗興趣，也培養了學生統籌安排時間的能力，提高了教學質量。本實驗已在本?；瘜W系本科生的化學實驗課程中進行了教學實踐，取得了良好的教學效果。

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[13] 徐偉亮.基礎化學實驗.第2版.北京:科學出版社,2010

Preparation of Urea Peroxide and H2O2Content Determination*

Cai Jiqing Li Xiuling**Zeng Xiuqiong He Qiaohong

(DepartmentofChemistry,ZhejiangUniversity,Hangzhou310058,Zhejiang,China)

The preparation of urea peroxide from urea and hydrogen peroxide and the determination of peroxide content are introduced in this paper. The results show that this experimental design is rational and can be used as a basic experiment in the comprehensive experimental course.

Urea peroxide; Peroxide Content; Oxidation-reduction properties; Potassium permanganate

O6-3；G64

國家基礎科學人才培養基金(條件建設項目)研究項目(No.J1103301);浙江大學2013年度本科教學方法改革研究項目(Y-7)

**通訊聯系人，E-mail:louyu@zju.edu.cn