Question

7．乙二酸通常以二水合物的形式存在，倍稱草酸晶體．已知草酸晶體在101℃時熔化并開始升華，157℃時大量升華，繼續升溫會發生分解反應．
（1）下列關于乙二酸的敘述正確的是①②③④．（填序號）
①能和乙二醇發生酯化反應
②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
③其溶液能使藍色石蕊試紙變紅
④能和碳酸氨鈉溶液反應生成氣體
（2）欲檢驗草酸晶體受熱分解的產物中是否有 CO₂，設計實驗如下：

①裝置最好應該選擇下列裝置中的b（填序號）

②簡述檢驗整套裝置氣密性的操作方法：如圖連接好裝置，關閉裝置A的活塞，將C裝置中的導管沒入水中，微熱A裝置的試管，看到導氣管口處有氣泡冒出，撤火后觀察到導氣管中有一段水柱上升，則說明裝置氣密性完好．
③若無B裝置，當c裝置中出現渾濁不能（填“能”或“不能”）證明草酸分解生成了CO₂，理由是草酸和氫氧化鈣也反應生成草酸鈣白色沉淀．
（3）若上述裝置C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，導氣管與D裝置中的a相連，通過測定C中生成沉淀的質量，裝置D中硬質玻璃管減少的質量，即可確定草酸分解的化學方程式．
①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水的原因是Ba（OH）₂ 溶解度大于氫氧化鈣可充分吸收二氧化碳，碳酸鋇摩爾質量大于碳酸鈣，測量誤差小．
②當A裝置試管中只有較步晶體時停止加熱，利用余熱使晶體升華、分 解，此時需要緩緩通入N₂，通入N₂ 的目的是使草酸分解生成的氣體全部鋇裝置CD全部吸收．
③若取草酸晶體的質量為15.0g，C中沉淀的質量為19.7g，裝置D中硬質玻璃管減少的質量為1.6g，則草酸分解的化學方程式為H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑．

Answer 1

分析 （1）乙二酸分子中含有羧基，有酸性能發生酯化反應、能被高錳酸鉀氧化；
（2）①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，能避免熔融的草酸流進導管而影響后續實驗；
②裝置氣密性檢驗，先密閉裝置，最后的導氣管插入水中，微熱后，有氣泡冒出，冷卻后導氣管會有水柱上升，證明裝置氣密性完好；
③草酸晶體在101℃時熔化并開始升華，157℃時大量升華，草酸和氫氧化鈣也反應生成草酸鈣白色沉淀分析；
（3）①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水，氫氧化鋇溶解度大于氫氧化鈣，利用的是氫氧化鋇吸收二氧化碳充分，碳酸鋇摩爾質量大于碳酸鈣，測得誤差小；
②緩緩通入N₂，把生成的氣體全部趕入CD中全部吸收，減少測得誤差；
③若取草酸晶體的質量為15.0g，C中沉淀的質量為19.7g，為碳酸鋇沉淀，計算得到二氧化碳中碳元素物質的量，裝置D中硬質玻璃管減少的質量為1.6g，說明生成了一氧化碳，依據反應定量關系計算一氧化碳物質的量，依據碳元素守恒得到草酸晶體中草酸質量，得到含有結晶水的質量，依據原子守恒計算書寫化學方程式；

解答 解：（1）乙二酸分子中含有羧基，具有酸性，且酸性比碳酸強，能使藍色石蕊試液變紅，能與碳酸氫鈉反應生成二氧化碳；能與乙二醇發生發生酯化反應；能被酸性高錳酸鉀氧化而使高錳酸鉀溶液褪色，所以四個選項都正確，
故答案為：①②③④；
（2）①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，能避免熔融的草酸流進導管而影響后續實驗，裝置最好應該選擇下列裝置中的b，
故答案為：b；
②裝置氣密性檢驗，先密閉裝置，最后的導氣管插入水中，微熱后，有氣泡冒出，冷卻后導氣管會有水柱上升，證明裝置氣密性完好，如圖連接好裝置，關閉裝置A的活塞，將C裝置中的導管沒入水中，微熱A裝置的試管，看到導氣管口處有氣泡冒出，撤火后觀察到導氣管中有一段水柱上升，則說明裝置氣密性完好，
故答案為：裝置氣密性檢驗，先密閉裝置，最后的導氣管插入水中，微熱后，有氣泡冒出，冷卻后導氣管會有水柱上升，證明裝置氣密性完好；
③草酸晶體在101℃時熔化并開始升華，157℃時大量升華，草酸和氫氧化鈣也反應生成草酸鈣白色沉淀分析，若無B裝置，當c裝置中出現渾濁，不能說明草酸分解生成了CO₂，
故答案為：不能；草酸和氫氧化鈣也反應生成草酸鈣白色沉淀；
（3）①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水，氫氧化鋇溶解度大于氫氧化鈣，利用的是氫氧化鋇吸收二氧化碳充分，碳酸鋇摩爾質量大于碳酸鈣，測得誤差小，
故答案為：Ba（OH）₂ 溶解度大于氫氧化鈣可充分吸收二氧化碳，碳酸鋇摩爾質量大于碳酸鈣，測量誤差小；
②緩緩通入N₂，把生成的氣體全部趕入CD中全部吸收，減少測得誤差，
故答案為：使草酸分解生成的氣體全部鋇裝置CD全部吸收；
③若取草酸晶體的質量為15.0g，C中沉淀的質量為19.7g，為碳酸鋇沉淀物質的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，計算得到二氧化碳中碳元素物質的量為0.1mol，裝置D中硬質玻璃管減少的質量為1.6g，減少的是氧元素質量，物質的量=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，依據反應定量關系計算一氧化碳物質的量，說生成了一氧化碳為0.1mol，依據碳元素守恒得到草酸晶體中草酸質量=（0.1mol+0.1mol）×$\frac{1}{2}$×90g/mol=9g，得到含有結晶水的質量=15g-9g=6g，水的物質的量=$\frac{6g}{18g/mol}$=$\frac{1}{3}$mol，n（CO2）：n（CO）：n（H2O）=0.1：0.1：$\frac{1}{3}$≈1：1：3，依據原子守恒計算書寫化學方程式：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑，
故答案為：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑．

點評 本題通過探討乙二酸的性質，考查了物質性質實驗方案的設計，題目難度較大，正確理解題干信息明確反應原理為解答關鍵，計算過程稍復雜，可以假設出草酸氫銨的物質的量，然后根據反應原理計算，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗、化學計算能力．