Question

11．乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，該酸廣泛存在于多種植物的細(xì)胞膜內(nèi)，其晶體通常含有結(jié)晶水（H₂C₂O₄•2H₂O），晶體的熔點(diǎn)為101.5℃，無水草酸的熔點(diǎn)為189.5℃．草酸易升華，其在157℃時大量升華，并開始分解，分解產(chǎn)物為CO、CO₂、H₂O．某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)決定對草酸的分解反應(yīng)進(jìn)行探究，設(shè)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(jìn)行烘烤，去掉結(jié)晶水，備用．
②按如圖連接好裝置．

③檢查裝置的氣密性．
④打開活塞a，通入H₂一會兒，再關(guān)閉a；點(diǎn)然酒精燈b、c．
⑤當(dāng)C裝置中固體消失后，停止加熱
⑥打開活塞a，繼續(xù)通入H₂，直至冷卻．
試回答下列問題：
（1）裝置A的作用產(chǎn)生氫氣先排出裝置內(nèi)的CO₂、后將分解生成的CO₂全部排入F中，B的作用干燥H₂（或除去氫氣中混有的水蒸氣）；裝置E的作用使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗．
（2）檢驗該套裝置的氣密性的方法是打開啟普發(fā)生器的活塞a，觀察B、E、F瓶中是否有氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生，說明不漏氣，氣密性良好．
（3）若分解結(jié)束后，不再通入氫氣，會使所測的乙二酸的分解率減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．
（4）可以代替裝置G的方法是用氣囊（或球）收集起來．
（5）若稱取H₂C₂O₄（烘干）的質(zhì)量為4.5g，實驗結(jié)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90%．

Answer 1

分析 驗證乙二酸的分解并測定其分解率實驗流程的原理是根據(jù)乙二酸受熱分解產(chǎn)物的性質(zhì)以及產(chǎn)生的現(xiàn)象來確定分解的產(chǎn)物，為保證氣體產(chǎn)物被充分吸收，開始制取氫氣，用氫氣將產(chǎn)生的氣體吹入各個吸收裝置中，氫氣的制取中含有水蒸氣，可以用濃硫酸干燥，可以用澄清的石灰水來檢驗二氧化碳的產(chǎn)生，并根據(jù)裝置的增重量，確定產(chǎn)生的二氧化碳的量，一氧化碳是有毒的氣體，可以用氣球收集或點(diǎn)燃．所以A裝置制取二氧化碳，B裝置用來干燥氣體，C裝置乙二酸受熱分解，D中CuSO₄固體檢驗草酸分解產(chǎn)物中的水，為防止乙二酸的揮發(fā)干擾結(jié)果，E裝置使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗，F(xiàn)裝置用來判斷草酸分解產(chǎn)物中有無CO₂生成，G裝置進(jìn)行尾氣處理．
（1）開始制取氫氣，用氫氣將產(chǎn)生的氣體吹入各個吸收裝置中，氫氣的制取中含有水蒸氣，濃硫酸具有吸水性，常做干燥劑；乙二酸是溶于水的物質(zhì)；
（2）裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發(fā)生器與附設(shè)的液體構(gòu)成封閉體系，依據(jù)改變體系內(nèi)壓強(qiáng)時產(chǎn)生的現(xiàn)象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（3）實驗成敗的關(guān)鍵是乙二酸分解產(chǎn)生的氣體全部被吸收，裝置中不能有剩余的分解產(chǎn)物，據(jù)此回答；
（4）CO有毒不能排入大氣中，除點(diǎn)燃法外，可以用氣囊（或球）收集起來；
（5）根據(jù)增重量即生成的CO₂質(zhì)量，結(jié)合H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑得到分解的草酸的質(zhì)量，據(jù)此計算分解率．

解答 解：（1）用氫氣將產(chǎn)生的氣體吹入各個吸收裝置中，所以裝置A的作用：產(chǎn)生氫氣先排出裝置內(nèi)的CO₂、后將分解生成的CO₂全部排入F中，因從啟普發(fā)生器制得的氫氣中含有水蒸氣，必須除去，裝置B的作用是干燥H₂（或除去氫氣中混有的水蒸氣）；乙二酸為有機(jī)物，加熱會揮發(fā)出少量蒸氣，E裝置使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗，
故答案為：產(chǎn)生氫氣先排出裝置內(nèi)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）；使氣化的乙二酸蒸汽冷卻為固體，避免干擾實驗；
（2）因該套裝置使用的儀器較多，且多處有導(dǎo)管通入液體中，可打開啟普發(fā)生器的活塞a，產(chǎn)生氫氣，通過B、E、F瓶有無氣泡產(chǎn)生，可檢驗其氣密性，
故答案為：打開啟普發(fā)生器的活塞a，觀察B、E、F瓶中是否有氣泡產(chǎn)生，若有氣泡產(chǎn)生，說明不漏氣，氣密性良好；
（3）因通入H₂的目的是使乙二酸分解產(chǎn)生的氣體全部通入D、E、F裝置，避免少量分解產(chǎn)生的氣體滯留于裝置C中．不用裝置A、B，則D、E、F裝置增加的質(zhì)量將減小，所得到的分解率減少，
故答案為：減�。�  
（4）因最后所得的氣體為CO，有毒不能排入大氣中，除點(diǎn)燃法外，可以用氣囊（或球）收集起來，
故答案為：用氣囊（或球）收集起來；
（5）因H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，因F增重1.98g，即生成的CO₂質(zhì)量為1.98g，可得出分解的H₂C₂O₄為4.05g，故乙二酸的分解率為$\frac{4.05g}{4.5g}$×100%=90%，解題過程中，不能采用D、E裝置的增重數(shù)據(jù)，因部分未分解的乙二酸已在D裝置中冷卻，也就是說0.95g并不全是生成水的質(zhì)量，0.40g并不是全部未分解的乙二酸的質(zhì)量．
故答案為：90%．

點(diǎn)評 本題目是一道性質(zhì)實驗方案的設(shè)計題，考查學(xué)生物質(zhì)的性質(zhì)以及實驗方案的設(shè)計，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，注意把握實驗操作原理，把握題給信息，掌握實驗操作方法，題目難度大．