Question

【題目】草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水。草酸晶體(H2C2O4·2H2O)無色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱易脫水、升華，175℃時(shí)分解。

Ⅰ.用硝酸氧化法制備草酸晶體并測(cè)定其純度，制備裝置如圖所示(加熱、固定等裝置略去)。實(shí)驗(yàn)步驟如下

①糖化：先將淀粉水解為葡萄糖；

②氧化：在淀粉水解液中加入混酸(質(zhì)量之比為3：2的65%HNO3與98%H2SO4的混合物)，在55～60℃下水浴加熱發(fā)生反應(yīng)；

③結(jié)晶、蒸發(fā)、干燥：反應(yīng)后溶液經(jīng)冷卻、減壓過濾，即得草酸晶體粗產(chǎn)品。

(1)裝混酸的儀器名稱為__________；步驟②中，水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)為___________。

(2)“②氧化”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)如下，完成下列化學(xué)方程式：_____C6H12O6+______HNO3______H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+_________

(3)稱取m g草酸晶體粗產(chǎn)品，配成100 mL溶液。取20.00 mL于錐形瓶中，用a mol/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定，只發(fā)生5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O反應(yīng)，消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液體積為V mL，則所得草酸晶體(H2C2O4·2H2O)的純度為_________。

Ⅱ.證明草酸晶體分解得到的產(chǎn)物

(4)甲同學(xué)選擇右側(cè)裝置驗(yàn)證產(chǎn)物CO2，裝置B的主要作用是_______________。

(5)乙同學(xué)認(rèn)為草酸晶體分解的產(chǎn)物中除了CO2、H2O應(yīng)該還有CO，為驗(yàn)證是否有CO，選用甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)中的裝置A、B和如圖所示的部分裝置(可以重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

①乙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)?/span>A、B、_________。其中裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是_____________。(寫化學(xué)式)

②能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是______________。

Answer 1

【答案】分液漏斗 受熱均勻，便于控制溫度 1 12 3 9H2O ×100% 使升華的草酸冷凝，避免對(duì)CO2檢驗(yàn)的干擾 F、D、G、H、D、I CuO H在黑色固體變紅色，第一個(gè)D裝置無現(xiàn)象，第二個(gè)D裝置出現(xiàn)白色渾濁，即可證明氣體中含有CO。

【解析】

Ⅰ．(1)裝置中裝混酸的為分液漏斗，水浴加熱是反應(yīng)溫度低于100℃的條件，加熱均勻，便于控制；

(2)“②氧化”時(shí)發(fā)生的主要反應(yīng)，結(jié)合電子守恒和原子守恒配平化學(xué)方程式；

(3)①要檢驗(yàn)生成CO，在甲組實(shí)驗(yàn)后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的CO2，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生；

②CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；

Ⅱ．(4)B裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾實(shí)驗(yàn)；

(5)①要檢驗(yàn)生成CO，在甲組實(shí)驗(yàn)后，用濃氫氧化鈉除去CO2，用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的CO2，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生；

②CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是CO2，CO2能使澄清石灰水變渾濁。

Ⅰ．(1)根據(jù)圖示可知裝混酸的儀器名稱為分液漏斗，水浴加熱的優(yōu)點(diǎn)為：使受熱均勻，便于控制溫度；

(2)反應(yīng)中碳元素化合價(jià)由反應(yīng)前C6H12O6中的0價(jià)升高為H2C2O4中的+3價(jià)，電子轉(zhuǎn)移3×6=18，氮元素化合價(jià)有反應(yīng)前HNO3中的+5價(jià)降低到NO2中的+4價(jià)，電子轉(zhuǎn)移1個(gè)，降低到NO中的+2價(jià)電子轉(zhuǎn)移3個(gè)，結(jié)合化學(xué)方程式中NO2系數(shù)是9，NO系數(shù)是3，可知得到電子總數(shù)為：1×9+3×3=18個(gè)，故根據(jù)N原子守恒可知HNO3系數(shù)是12，葡萄糖系數(shù)是1，H2C2O4系數(shù)是3，然后根據(jù)H原子守恒，可知缺項(xiàng)物質(zhì)是H2O，系數(shù)是9，故配平的化學(xué)方程式：C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O；

(3)稱取m g草酸晶體粗產(chǎn)品，配成100 mL溶液，取20.00 mL于錐形瓶中，用a moL/LKMnO4標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定，只發(fā)生5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O反應(yīng)，消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液體積為V mL，反應(yīng)消耗KMnO4的物質(zhì)的量是n(KMnO4)= a moL/×V×10-3 L=aV×10-3 mol，根據(jù)方程式可知物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，n(H2C2O4)：n(KMnO4)=5：2，則20.00 mL溶液中含有草酸的物質(zhì)的量為n(H2C2O4)=n(H2C2O4)=×aV×10-3 mol，則100 mL溶液中含草酸物質(zhì)的量n(H2C2O4)總=×aV×10-3 mol×=1.25aV×10-2 mol，故所得草酸晶體(H2C2O42H2O)的純度=×100%=×100%；

Ⅱ．(4)草酸易揮發(fā)，導(dǎo)致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的草酸鈣而干擾CO2的檢驗(yàn)，B裝置溫度較低，使升華的草酸冷凝，防止干擾CO2的檢驗(yàn)；

(5)①要檢驗(yàn)生成CO，在甲組實(shí)驗(yàn)后，用濃NaOH溶液除去CO2，用澄清石灰水檢驗(yàn)CO2，用堿石灰干燥CO，利用CO和CuO發(fā)生還原反應(yīng)生成CO2，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的CO2，用排水法收集CO避免環(huán)境污染，I中集氣瓶收集到的氣體主要是CO，所以其連接順序是F、D、G、H、D、I；H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生，CuO能被CO還原且反應(yīng)過程中黑色固體變?yōu)榧t色，現(xiàn)象明顯，所以H中盛放的物質(zhì)是CuO；

②CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是CO2，CO2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(zhuǎn)化為紅色且第一個(gè)D裝置無現(xiàn)象，第二個(gè)D裝置出現(xiàn)白色渾濁就說明含有CO。