Question

【題目】草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱易脫水、升華，175℃時分解。

Ⅰ.用硝酸氧化法制備草酸晶體并測定其純度，制備裝置如圖所示(加熱、固定等裝置略去)。實驗步驟如下

①糖化：先將淀粉水解為葡萄糖；

②氧化：在淀粉水解液中加入混酸(質量之比為3：2的65%HNO3與98%H2SO4的混合物)，在55～60℃下水浴加熱發生反應；

③結晶、蒸發、干燥：反應后溶液經冷卻、減壓過濾，即得草酸晶體粗產品。

(1)裝混酸的儀器名稱為__________；步驟②中，水浴加熱的優點為___________。

(2)“②氧化”時發生的主要反應如下，完成下列化學方程式：_____C6H12O6+______HNO3______H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+_________

(3)稱取m g草酸晶體粗產品，配成100 mL溶液。取20.00 mL于錐形瓶中，用a mol/LKMnO4標準液滴定，只發生5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O反應，消耗KMnO4標準液體積為V mL，則所得草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的純度為_________。

Ⅱ.證明草酸晶體分解得到的產物

(4)甲同學選擇右側裝置驗證產物CO2，裝置B的主要作用是_______________。

(5)乙同學認為草酸晶體分解的產物中除了CO2、H2O應該還有CO，為驗證是否有CO，選用甲同學實驗中的裝置A、B和如圖所示的部分裝置(可以重復選用)進行實驗。

①乙同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、_________。其中裝置H反應管中盛有的物質是_____________。(寫化學式)

②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是______________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 受熱均勻，便于控制溫度 1 12 3 9H2O ×100% 使升華的草酸冷凝，避免對CO2檢驗的干擾 F、D、G、H、D、I CuO H在黑色固體變紅色，第一個D裝置無現象，第二個D裝置出現白色渾濁，即可證明氣體中含有CO。

【解析】

Ⅰ．(1)裝置中裝混酸的為分液漏斗，水浴加熱是反應溫度低于100℃的條件，加熱均勻，便于控制；

(2)“②氧化”時發生的主要反應，結合電子守恒和原子守恒配平化學方程式；

(3)①要檢驗生成CO，在甲組實驗后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗生成的CO2，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質應該具有氧化性，且和CO反應有明顯現象發生；

②CO具有還原性，其氧化產物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；

Ⅱ．(4)B裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾實驗；

(5)①要檢驗生成CO，在甲組實驗后，用濃氫氧化鈉除去CO2，用澄清石灰水檢驗CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗生成的CO2，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質應該具有氧化性，且和CO反應有明顯現象發生；

②CO具有還原性，其氧化產物是CO2，CO2能使澄清石灰水變渾濁。

Ⅰ．(1)根據圖示可知裝混酸的儀器名稱為分液漏斗，水浴加熱的優點為：使受熱均勻，便于控制溫度；

(2)反應中碳元素化合價由反應前C6H12O6中的0價升高為H2C2O4中的+3價，電子轉移3×6=18，氮元素化合價有反應前HNO3中的+5價降低到NO2中的+4價，電子轉移1個，降低到NO中的+2價電子轉移3個，結合化學方程式中NO2系數是9，NO系數是3，可知得到電子總數為：1×9+3×3=18個，故根據N原子守恒可知HNO3系數是12，葡萄糖系數是1，H2C2O4系數是3，然后根據H原子守恒，可知缺項物質是H2O，系數是9，故配平的化學方程式：C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O；

(3)稱取m g草酸晶體粗產品，配成100 mL溶液，取20.00 mL于錐形瓶中，用a moL/LKMnO4標準液標定，只發生5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O反應，消耗KMnO4標準液體積為V mL，反應消耗KMnO4的物質的量是n(KMnO4)= a moL/×V×10-3 L=aV×10-3 mol，根據方程式可知物質反應時，n(H2C2O4)：n(KMnO4)=5：2，則20.00 mL溶液中含有草酸的物質的量為n(H2C2O4)=n(H2C2O4)=×aV×10-3 mol，則100 mL溶液中含草酸物質的量n(H2C2O4)總=×aV×10-3 mol×=1.25aV×10-2 mol，故所得草酸晶體(H2C2O42H2O)的純度=×100%=×100%；

Ⅱ．(4)草酸易揮發，導致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應生成難溶性的草酸鈣而干擾CO2的檢驗，B裝置溫度較低，使升華的草酸冷凝，防止干擾CO2的檢驗；

(5)①要檢驗生成CO，在甲組實驗后，用濃NaOH溶液除去CO2，用澄清石灰水檢驗CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO和CuO發生還原反應生成CO2，再利用澄清石灰水檢驗生成的CO2，用排水法收集CO避免環境污染，I中集氣瓶收集到的氣體主要是CO，所以其連接順序是F、D、G、H、D、I；H裝置中盛放的物質應該具有氧化性，且和CO反應有明顯現象發生，CuO能被CO還原且反應過程中黑色固體變為紅色，現象明顯，所以H中盛放的物質是CuO；

②CO具有還原性，其氧化產物是CO2，CO2能使澄清石灰水變渾濁，且CO將黑色的CuO還原為紅色的Cu，只要H中黑色固體轉化為紅色且第一個D裝置無現象，第二個D裝置出現白色渾濁就說明含有CO。