Question

9．某實驗研究小組欲檢驗草酸晶體分解的產物并測定其純度（雜質不發生反應）．查閱資料：草酸晶體（H₂C₂0₄•2H₂0）l00℃開始失水，101.5C熔化，150℃左右分解產生H₂O、CO和C0₂．下面是可供選擇的實驗儀器（圖中某些加熱裝置已略去），實驗所需藥品不限．

（l）最適宜加熱分解草酸晶體的裝置是C（試管底部略向下彎成弧形）．若選裝置A可能會造成的后果是：固體藥品熔化后會流到試管口；若選裝置B可能會造成的后果是冷凝水會倒流到試管底，造成試管破裂．
（2）三種氣體檢驗的先后次序是C（填編號）．
A．CO₂、H₂O、CO    B．CO、H₂O、CO₂     C．H₂O、CO₂、CO    D．H₂O、CO、CO₂
（3）實驗利用裝置“G（堿石灰）-F-D（CuO固體）-F”檢驗CO，則F中盛裝的試劑是澄清的石灰水，證明含有CO的現象是前一個F中沒有渾濁，后一個F中有沉淀，D中固體反應后從黑色變成紅色．
（4）把分解裝置與裝有NaOH溶液的E裝置直接組合，測量完全分解后所得氣體的體積，測定ag草酸晶體的純度．經實驗得到氣體的體積為VmL（已換算成標準狀況），則草酸純度的表達式為$\frac{126×V×1{0}^{-3}}{22.4a}$．
（5）請設計實驗方案測量草酸二級電離平衡常數K_a2的值：常溫時，用pH計測量0.100mol/L草酸鈉溶液的pH，則c（OH^-）=$\frac{{K}_{w}}{c（{H}^{+}）}$，并根據方案中測得的物理量，寫出計算K_a2的表達式依據C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH計算$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{0.1-c（O{H}^{-}）}$，K_a2=$\frac{0.1-c（O{H}^{-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}×{K}_{w}$．．

Answer 1

分析 （1）草酸晶體的熔點低，受熱容易熔化，用C裝置加熱分解革酸晶體，熔融的固體不易流下，適用于加熱草酸，若選擇裝置A加熱會使固體熔融物溶化后流到試管口處，若選擇裝置B分解生成的水會倒流試管底部炸裂試管；
（2）150℃左右分解產生H₂O、CO和C0₂，三種氣體的檢驗順序應遵循現象明顯且不相互干擾，應先檢驗水，再檢驗二氧化碳，最后檢驗一氧化碳；
（3）實驗利用裝置“G（堿石灰）-F-D（CuO固體）-F”檢驗CO，通過裝置G吸收水和二氧化碳，通過裝置F檢驗二氧化碳是否除凈，通過裝置D檢驗是否有一氧化碳含有氧化銅為銅，最后通過裝置F檢驗是否生成二氧化碳氣體；
（4）草酸晶體（ H₂C₂0₄•2H₂0）l00℃開始失水，101.5C熔化，150℃左右分解產生H₂O、CO和C0₂．反應的化學方程式為：H₂C₂0₄•2H₂0$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3H₂O+CO+C0₂，實驗得到氣體的體積為V mL（已換算成標準狀況），為一氧化碳，物質的量和草酸晶體物質的量相同，據此計算；
（5）常溫時，用pH計測量0.100 mol/L 草酸鈉溶液的pH，依據水解平衡C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，計算平衡常數K_h=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$．

解答 解：（1）最適宜加熱分解革酸晶體的裝置是C．若選裝置A可能會造成的后果是固體藥品熔化后會流到試管口，若選裝置B可能會造成的后果是冷凝水會倒流到試管底，造成試管破裂，
故答案為：固體藥品熔化后會流到試管口；冷凝水會倒流到試管底，造成試管破裂；
（2）150℃左右分解產生H₂O、CO和C0₂，三種氣體的檢驗順序應遵循現象明顯且不相互干擾，應先檢驗水，再檢驗二氧化碳，最后檢驗一氧化碳；
故答案為：C；
（3）實驗利用裝置“G（堿石灰）-F-D（CuO固體）-F”檢驗CO，通過裝置G吸收水和二氧化碳，通過裝置F檢驗二氧化碳是否除凈，通過裝置D檢驗是否有一氧化碳含有氧化銅為銅，最后通過裝置F檢驗是否生成二氧化碳氣體，
故答案為：澄清的石灰水；前一個F中沒有渾濁，后一個F中有沉淀，D中固體反應后從黑色變成紅色；
（4）反應的化學方程式為：H₂C₂0₄•2H₂0$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3H₂O+CO+C0₂，實驗得到氣體的體積為V mL（已換算成標準狀況），為一氧化碳，物質的量和草酸晶體物質的量相同，n（H₂C₂0₄•2H₂0）=n（CO）=$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol/L，
草酸純度的表達式═$\frac{\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}mol×126g/mol}{ag}$=$\frac{126×V×1{0}^{-3}}{22.4a}$，
故答案為：$\frac{126×V×1{0}^{-3}}{22.4a}$；
（5）常溫時，用pH計測量0.100 mol/L 草酸鈉溶液的pH，則c（OH^-）=$\frac{{K}_{w}}{c（{H}^{+}）}$；依據 C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH，K_h=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）•c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$，則依據C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-計算$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{0.1-c（O{H}^{-}）}$，K_a2=$\frac{0.1-c（O{H}^{-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}×{K}_{w}$，
故答案為：常溫時，用pH計測量0.100 mol/L 草酸鈉溶液的pH，則c（OH^-）=$\frac{{K}_{w}}{c（{H}^{+}）}$；依據C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH計算$\frac{{K}_{w}}{{K}_{a2}}$=$\frac{{c}^{2}（O{H}^{-}）}{0.1-c（O{H}^{-}）}$，K_a2=$\frac{0.1-c（O{H}^{-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}×{K}_{w}$．

點評 本題考查了物質在的探究實驗過程分析判斷，題目難度中等，主要是物質檢驗、物質含量的測定方法分析應用，掌握基礎是解題關鍵，試題培養了學生的分析能力及化學實驗能力．