Question

(10分)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按圖2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：

⑴裝置A的作用______________________________，B的作用_____________________；裝置E的作用_____________________________。

⑵檢驗該套裝置的氣密性的方法是____________________________________________。

⑶若分解結束后，不再通入氫氣，會使所測的乙二酸的分解率_________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

⑷可以代替裝置G的方法是_____________________________________________。

⑸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_______________。

 

Answer 1

⑴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)；使氣化的乙二酸蒸氣冷卻為固體，避免干擾實驗(4分)。⑵先向容器中加適量的水，然后用雙手或熱毛巾捂住容器，觀察F瓶中有無氣泡產生，若有氣泡產生，說明不漏氣，氣密性良好(2分)。⑶減小(1分)。⑷能氣囊(或球)收集起來(1分)。⑸90%(2分)。

解析:⑴A中開始產生的H₂可將裝置內的水蒸氣、CO₂排出，后期是為使乙二酸分解產生的氣體全部通入D、E、F裝置，避免分解產生的氣體滯留于裝置C中；從A出來的氫氣中含有水蒸氣，必須除去；乙二酸為有機物，加熱會揮發出少量蒸氣，通過E是被冷卻為固體，以避免對后續實驗產生干擾。⑵先向容器中加適量的水，然后用雙手或熱毛巾捂住容器，觀察F瓶中有無氣泡產生。⑶不再通入氫氣，則乙二酸分解產生的CO₂會有部分留在C、F之間的儀器中，所得到的分解率減少。⑷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。⑸因H₂C₂O₄CO₂↑+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裝置中就會有部分因冷卻而凝固，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。可見此題隱含著數據干擾，若不善于挖掘隱含條件，此題極易致錯。