Question

淀粉水解的產物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制備草酸，裝置如圖1所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去）：實驗過程如下：

①將1：1的淀粉水乳液與少許硫酸（98%）加入燒杯中，水浴加熱至85℃～90℃，保持30min，然后逐漸將溫度降至60℃左右；
②將一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中；
③控制反應液溫度在55～60℃條件下，邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸（65%HNO₃與98%H₂SO₄的質量比為2：1.5）溶液；
④反應3h左右，冷卻，減壓過濾后再重結晶得草酸晶體．硝酸氧化淀粉水解液過程中可發生下列反應：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃→6CO₂+8NO↑+10H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃→6CO₂+2NO↑+4H₂O
請回答下列問題：
（1）實驗①加入98%硫酸少許的作用是：

催化劑的作用

．
（2）實驗中若混酸滴加過快，將導致草酸產量下降，其原因是

溫度過高，硝酸濃度過大，導致H₂C₂O₄進一步被氧化

．
（3）檢驗淀粉是否水解完全所用的試劑為

碘水

．
（4）草酸重結晶的減壓過濾操作中，除燒杯、玻璃棒外，還必須使用屬于硅酸鹽材料的儀器有

布氏漏斗、吸濾器

．
（5）將產品在恒溫箱內約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO₄標準溶液滴定，該反應的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O稱取該樣品0.12g，加適量水完全溶解，然后用0.020mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至終點（雜質不參與反應），此時溶液顏色變化為

無色突變為淡紫色且半分鐘不褪色

．滴定前后滴定管中的液面讀數如圖2所示，則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質量分數為

84%

．

Answer 1

分析：（1）根據濃硫酸的三大特性結合反應解答；
（2）濃硫酸溶于水放熱；草酸具有還原性，硝酸能進一步氧化C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄；
（3）碘水遇到淀粉會變藍，如果溶液中無淀粉，加入碘水沒有變化；
（4）過濾的原理：過濾是把不溶于液體的固體物質跟液體分離開來的一種混合物分離的方法，根據減壓過濾的特點解答；
（5）高錳酸鉀為紫紅色，過程中不需要加指示劑；在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發生氧化還原反應生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據反應計算．

解答：解：（1）濃硫酸具有強氧化性、吸水性和脫水性，本題實驗是將C₆H₁₂O₆用硝酸氧化可以制備草酸，濃硫酸作催化劑且濃硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移動，
故答案為：催化劑的作用；
（2）混酸為65%HNO₃與98%H₂SO₄的混合液，混合液溶于水放熱，溫度高能加快化學反應，硝酸能進一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳，
故答案為：溫度過高，硝酸濃度過大，導致H₂C₂O₄進一步被氧化；
（3）淀粉遇碘變藍色，在已經水解的淀粉溶液中滴加幾滴碘液，溶液顯藍色，則證明淀粉沒有完全水解；溶液若不顯色，則證明淀粉完全水解，
故答案為：碘水；
（4）減壓過濾裝置特點：布氏漏斗頸的斜口要遠離且面向吸濾瓶的抽氣嘴，并且安全瓶中的導氣管是短進長出，優點：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀，
故答案為：布氏漏斗、吸濾器；
（5）高錳酸鉀溶液為紫紅色，當達到滴定終點時，再滴入高錳酸鉀溶液時，淡紫色不再褪去，草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高錳酸鉀溶液進行滴定，離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，n（KMnO₄）=0.016L×0.0200mol?L^-1=3.2×10^-3mol，根據方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2              5
3.2×10^-3mol     8×10^-3mol    
樣品中二水合草酸的質量為m=8×10^-3mol×126g/mol=8×126×10^-3g=1.008g，
則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質量分數為

1.008g

1.2g

×100%=84%，
故答案為：無色突變為淡紫色且半分鐘不褪色；84%．

點評：本題主要考查了草酸的制取實驗，注意把握實驗的原理，熟練進行氧化還原計算是解答的關鍵，要求具備一定的理論分析能力和計算解決問題的能力，題目難度中等．