Question

2．菠菜是一種富含草酸（乙二酸）的綠色蔬菜，但食用時要避免和豆腐同時食用，因為二者容易產生難溶于水的物質而在體內生成結石．草酸也是有機化工中的重要原料，廣泛應用于化工生產中．為探究草酸的某些性質，某中學化學興趣小組查閱了一些資料如下：

物質	結構	某些性質
草酸	分子式：H2C2O4•2H2O	無色，易溶于水；其鈉鹽和鉀鹽易溶于水，鈣鹽難溶于水
	結構簡式：HOOC-COOH	熔點：101℃；升華溫度：125℃；170℃以上分解

回答下列問題：
（1）甲組同學按照如圖所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產物．
裝置C中可觀察到的現象是①導管口有氣泡出現 ②石灰水變渾濁，由此可知草酸晶體分解的產物有CO₂．裝置B的主要作用是冷凝（水蒸氣、草酸等），避免草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO₂的檢驗．裝置C中可能發生的反應的化學方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；H₂C₂O₄+Ca（OH）₂=CaC₂O₄↓+H₂O．
（2）乙組同學認為草酸晶體分解的產物中含有CO，為了進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和如圖所示的部分裝置進行實驗．

①乙組的實驗裝置中，裝置E和H中的澄清石灰水的作用分別是驗證二氧化碳是否除完和證明產物中含有一氧化碳；裝置G反應管中盛有的固體物質是氧化銅（CuO）；I中集氣瓶收集到的氣體主要是CO．
②能證明草酸晶體分解產物中有CO的現象是H中的粉末由黑色變為紅色，D中澄清石灰水變渾濁．

Answer 1

分析 （1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁；草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，B裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾實驗，裝置C中可能發生二氧化碳和氫氧化鈣反應、草酸和氫氧化鈣反應；
（2）①要檢驗生成CO，在甲組實驗后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗二氧化碳，用無水氯化鈣干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO；所以裝置E和H中的澄清石灰水的作用分別是驗證二氧化碳是否除完、證明產物中含有一氧化碳，裝置G反應管中盛有的固體物質是氧化銅（CuO）；
②CO具有還原性，其氧化產物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成難溶性的碳酸鈣沉淀而使澄清石灰水變渾濁，所以C中觀察到的現象是：裝置C中可觀察到的現象是①導管口有氣泡出現 ②石灰水變渾濁，草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，草酸易揮發，導致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗，B裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾二氧化碳的檢驗，裝置C中可能發生二氧化碳和氫氧化鈣反應：CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O、草酸和氫氧化鈣反應：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂=CaC₂O₄↓+H₂O，
故答案為：CO₂；冷凝（水蒸氣、草酸），避免草酸進入裝置C反應生成沉淀，干擾CO₂的檢驗；CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；H₂C₂O₄+Ca（OH）₂=CaC₂O₄↓+H₂O；
（2）①要檢驗生成CO，在甲組實驗后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗二氧化碳，用無水氯化鈣干燥CO，H裝置中盛放的物質應該具有氧化性，且和CO反應有明顯現象發生，CuO能被CO還原且反應過程中黑色固體變為紅色，現象明顯，所以H中盛放的物質是CuO，利用CO和CuO發生還原反應生成CO₂，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO避免環境污染，
故答案為：驗證二氧化碳是否除完；證明產物中含有一氧化碳；氧化銅（CuO）；CO；
②CO具有還原性，其氧化產物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，且CO將黑色的CuO還原為紅色的Cu，只要H中黑色固體轉化為紅色且其后的D裝置溶液變渾濁就說明含有CO，
故答案為：H中的粉末由黑色變為紅色，D中澄清石灰水變渾濁．

點評 本題考查草酸的性質探究實驗方案設計，側重考查學生知識綜合應用、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力，綜合性較強，為高頻考點，掌握草酸的性質以及實驗原理是解答關鍵，題目難度中等．