Question

11．乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，該酸廣泛存在于多種植物的細胞膜內，其晶體通常含有結晶水（H₂C₂O₄•2H₂O），晶體的熔點為101.5℃，無水草酸的熔點為189.5℃．草酸易升華，其在157℃時大量升華，并開始分解，分解產物為CO、CO₂、H₂O．某研究性學習小組的同學決定對草酸的分解反應進行探究，設計出如下實驗驗證乙二酸的分解并測定其分解率，操作步驟如下：
①先把乙二酸晶體放在烘箱中進行烘烤，去掉結晶水，備用．
②按如圖連接好裝置．

③檢查裝置的氣密性．
④打開活塞a，通入H₂一會兒，再關閉a；點然酒精燈b、c．
⑤當C裝置中固體消失后，停止加熱
⑥打開活塞a，繼續通入H₂，直至冷卻．
試回答下列問題：
（1）裝置A的作用產生氫氣先排出裝置內的CO₂、后將分解生成的CO₂全部排入F中，B的作用干燥H₂（或除去氫氣中混有的水蒸氣）；裝置E的作用使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗．
（2）檢驗該套裝置的氣密性的方法是打開啟普發生器的活塞a，觀察B、E、F瓶中是否有氣泡產生，若有氣泡產生，說明不漏氣，氣密性良好．
（3）若分解結束后，不再通入氫氣，會使所測的乙二酸的分解率減小（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（4）可以代替裝置G的方法是用氣囊（或球）收集起來．
（5）若稱取H₂C₂O₄（烘干）的質量為4.5g，實驗結束后，稱得D、E、F分別增重0.95g、0.40g、1.98g，則乙二酸的分解率為90%．

Answer 1

分析 驗證乙二酸的分解并測定其分解率實驗流程的原理是根據乙二酸受熱分解產物的性質以及產生的現象來確定分解的產物，為保證氣體產物被充分吸收，開始制取氫氣，用氫氣將產生的氣體吹入各個吸收裝置中，氫氣的制取中含有水蒸氣，可以用濃硫酸干燥，可以用澄清的石灰水來檢驗二氧化碳的產生，并根據裝置的增重量，確定產生的二氧化碳的量，一氧化碳是有毒的氣體，可以用氣球收集或點燃．所以A裝置制取二氧化碳，B裝置用來干燥氣體，C裝置乙二酸受熱分解，D中CuSO₄固體檢驗草酸分解產物中的水，為防止乙二酸的揮發干擾結果，E裝置使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗，F裝置用來判斷草酸分解產物中有無CO₂生成，G裝置進行尾氣處理．
（1）開始制取氫氣，用氫氣將產生的氣體吹入各個吸收裝置中，氫氣的制取中含有水蒸氣，濃硫酸具有吸水性，常做干燥劑；乙二酸是溶于水的物質；
（2）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（3）實驗成敗的關鍵是乙二酸分解產生的氣體全部被吸收，裝置中不能有剩余的分解產物，據此回答；
（4）CO有毒不能排入大氣中，除點燃法外，可以用氣囊（或球）收集起來；
（5）根據增重量即生成的CO₂質量，結合H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑得到分解的草酸的質量，據此計算分解率．

解答 解：（1）用氫氣將產生的氣體吹入各個吸收裝置中，所以裝置A的作用：產生氫氣先排出裝置內的CO₂、后將分解生成的CO₂全部排入F中，因從啟普發生器制得的氫氣中含有水蒸氣，必須除去，裝置B的作用是干燥H₂（或除去氫氣中混有的水蒸氣）；乙二酸為有機物，加熱會揮發出少量蒸氣，E裝置使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗，
故答案為：產生氫氣先排出裝置內的CO₂、后將分解生成的CO₂全部排入F中；干燥H₂（或除去氫氣中混有的水蒸氣）；使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗；
（2）因該套裝置使用的儀器較多，且多處有導管通入液體中，可打開啟普發生器的活塞a，產生氫氣，通過B、E、F瓶有無氣泡產生，可檢驗其氣密性，
故答案為：打開啟普發生器的活塞a，觀察B、E、F瓶中是否有氣泡產生，若有氣泡產生，說明不漏氣，氣密性良好；
（3）因通入H₂的目的是使乙二酸分解產生的氣體全部通入D、E、F裝置，避免少量分解產生的氣體滯留于裝置C中．不用裝置A、B，則D、E、F裝置增加的質量將減小，所得到的分解率減少，
故答案為：減小；  
（4）因最后所得的氣體為CO，有毒不能排入大氣中，除點燃法外，可以用氣囊（或球）收集起來，
故答案為：用氣囊（或球）收集起來；
（5）因H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，因F增重1.98g，即生成的CO₂質量為1.98g，可得出分解的H₂C₂O₄為4.05g，故乙二酸的分解率為$\frac{4.05g}{4.5g}$×100%=90%，解題過程中，不能采用D、E裝置的增重數據，因部分未分解的乙二酸已在D裝置中冷卻，也就是說0.95g并不全是生成水的質量，0.40g并不是全部未分解的乙二酸的質量．
故答案為：90%．

點評 本題目是一道性質實驗方案的設計題，考查學生物質的性質以及實驗方案的設計，要求學生具有分析和解決問題的能力，注意把握實驗操作原理，把握題給信息，掌握實驗操作方法，題目難度大．