Question

2．下面是某實驗小組的同學進行研究性學習的過程，請你參與并協助他們完成相關學習任務．
【研究課題】探究草酸晶體受熱分解的產物
【查閱資料】
（1）該小組同學通過網絡查詢，獲得草酸及草酸晶體的一些相關知識：

名稱	化學式	顏色、狀態	溶解性	熔點（℃）	密度（g/cm3）
草酸	H2C2O4	-	易溶于水	189.5	1.900
草酸晶體	H2C2O4•2H2O	無色晶體	-	101.5	1.650

（2）白色的無水硫酸銅遇水蒸氣會變藍色
【作出猜想】
第一種：草酸分解產物CO₂和H₂
第二種：草酸分解產物是CO₂、CO和H₂O
第三種：草酸的分解產物是CO₂、H₂O（你猜想的產物化學式）
【設計實驗】

【實驗操作】甲同學按其設計的實驗裝置（如圖1）實驗時觀察到澄清的石灰水變渾濁了乙同學按圖2的裝置實驗也觀察到澄清的石灰水變渾濁了，這些現象證明產物中一定有CO₂； 無水CuSO₄變藍，證明產物中還有H₂O若產物中有CO，則乙的對應實驗現象是點燃干燥管上方的氣體，可以燃燒，燒杯內壁的澄清石灰水變渾濁證明CO生成的化學反應方程式是2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂、CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O
【得出結論】若第二種猜想是正確的，請你寫出草酸分解的反應方程式
H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O．
【反思評價】乙認為甲設計的實驗裝置有缺陷：由于試管口向下傾斜，草酸晶體熔點較低，加熱到182℃便開始熔化，因此實驗中會出現熔融的草酸流進導管而影響后續實驗．請你談談裝置2的至少兩點優于裝置1的優點：
防止熔化的草酸流出；圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有水蒸氣；圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有一氧化碳；圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有氫氣．
利用乙設計的裝置證明產物中沒有H₂的方法是：在干燥管上方罩一干冷燒杯，點燃氣體，觀察燒杯內壁無水珠出現
【交流討論】丙同學繼續查閱相關資料發現：草酸是一種酸，在受熱分解過程中有少量升華；草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物．丙同學通過進一步研究，對實驗中CO₂的檢驗提出質疑，并提出實驗的改進措施，他提出的措施是在裝置之間加一個冷卻裝置（塞有雙孔橡皮塞的試管或廣口瓶等）或盛有水的洗氣瓶．

Answer 1

分析 【作出猜想】草酸中含有碳、氫、氧三種元素，所以草酸加熱分解的產物中一定含有這三種元素；
【設計實驗】在實驗室中通常通過澄清的石灰水是否變渾濁來判斷是否二氧化碳；無水硫酸銅可以驗證是否產生了水蒸氣，根據一氧化碳的性質可以寫出判斷一氧化碳存在的化學方程式；
【得出結論】根據【設計實驗】中的產物來書寫化學反應方程式；
【反思評價】分析乙同學的實驗裝置可以知道，無水硫酸銅可以驗證是否產生了水蒸氣，而通過對尾氣的點燃可以驗證氫氣和一氧化碳，所以可以從這些方面來對甲同學的裝置和乙同學的裝置進行評價．
【交流討論】為了防止草酸鈣和草酸氫鈣對二氧化碳檢驗的影響，最后在驗證二氧化碳前把它們除去．

解答 解：【作出猜想】因為在化學反應中，反應前后原子的種類沒有改變，所以草酸分解的產物可能是CO₂、H₂O（或CO、H₂O等）；
【設計實驗】二氧化碳可以使澄清石灰水變渾濁，而本實驗中的澄清石灰水變渾濁，可以判斷草酸分解生成了二氧化碳；無水硫酸銅變藍則驗證了該產物中含有水蒸氣；一氧化碳具有可燃燒性，其燃燒后的產物為二氧化碳，能使澄清石灰水變渾濁，故可以寫出驗證一氧化碳存在的化學方程式為：2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
【得出結論】由實驗知，草酸分解的產物有二氧化碳、一氧化碳、水蒸氣，所以其反應的方程式為：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O；
【反思評價】根據題給的信息可以知道草酸的熔點較低，所以為防止草酸熔化后流入導管中影響實驗，所以乙同學所選擇的底部完全的試管較好；而同時乙同學所設計的實驗裝置可以同時驗證二氧化碳、一氧化碳和氫氣的存在；同時由于一氧化碳有毒，直接排放到空氣中能夠引起空氣的污染，所以乙同學將尾氣點燃，即驗證了一氧化碳的存在，也解決了一氧化碳的污染問題．而驗證氫氣的方法則為：在球形干燥管的尖嘴處點燃通過堿石灰干燥后導出的氣體（或點燃尖嘴處的氣體），并在火焰上方罩一冷而干燥的小燒杯，燒杯內壁無水霧，證明無H₂．
【交流討論】為了防止草酸鈣和草酸氫鈣對二氧化碳檢驗的影響，最后在驗證二氧化碳前把它們除去．
故答案為：【作出猜想】CO₂、H₂O（或CO、H₂O等）
【設計實驗】CO₂；  H₂O；點燃干燥管上方的氣體，可以燃燒，燒杯內壁的澄清石灰水變渾濁；2CO+O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2CO₂；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
【得出結論】H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O；
【反思評價】防止熔化的草酸流出；圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有水蒸氣．
圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有一氧化碳；圖2裝置可以檢驗出生成物中是否有氫氣．
在干燥管上方罩一干冷燒杯，點燃氣體，觀察燒杯內壁無水珠出現．
【交流討論】在裝置之間加一個冷卻裝置（塞有雙孔橡皮塞的試管或廣口瓶等）或盛有水的洗氣瓶．

點評 熟練掌握常見氣體的性質，并能利用其性質對它進行檢驗、鑒別，這是我們必須掌握的基本技能，也是化學實驗考查的熱點之一．