Question

具有還原性的無水草酸是無色無臭的透明結(jié)晶或白色粉末．草酸在濃硫酸并加熱條件下容易脫去水分，分解為二氧化碳和一氧化碳．
（1）草酸（H₂C₂O₄）分解的化學(xué)方程式為：

 

，下列裝置中，可用于草酸分解制取氣體的是

 

．（填字母）

（2）某探究小組利用草酸分解產(chǎn)生的混合氣體和鐵銹反應(yīng)來測定鐵銹樣品組成（假定鐵銹中只有Fe₂O₃?nH₂O
和Fe兩種成份），實驗裝置如下圖所示，請回答：

①為得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶A、B中盛放的試劑分別是

 

、

 

．
②在點燃酒精燈之前應(yīng)進(jìn)行的操作是：（a）

 

；（b）通入混合氣體一段時間．
③準(zhǔn)確稱量樣品的質(zhì)量10.00g置于硬質(zhì)玻璃管中，充分反應(yīng)后冷卻、稱量，硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為8.32g，D中濃硫酸增重0.72g，則n=

 

（假定Fe和H₂O不發(fā)生反應(yīng)，實驗過程中每步均完全吸收或反應(yīng)）．
④在本實驗中，下列情況會使測定結(jié)果n偏大的是

 

（填字母）．
a．缺少洗氣瓶B                     b．缺少裝置E
c．反應(yīng)后固體是鐵和少量Fe₂O₃       d．反應(yīng)后固體是鐵和少量Fe₂O₃?nH₂O
（3）該探究小組還利用KMnO₄酸性溶液與H₂C₂O₄溶液反應(yīng)過程中溶液紫色消失的方法，研究影響反應(yīng)速率的因素．
①請完成以下實驗設(shè)計表（表中不要留空格）：
（每次實驗KMnO₄酸性溶液的用量均為4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均為2mL，催化劑

實驗 編號	實驗?zāi)康?/TD>	T/K	催化劑用量/g	C/mol?l-1
				KMnO4	H2C2O4
①	為以下實驗作參考	298	0.5	0.01	0.1
②	探究KMnO4酸性溶液的濃度對該反應(yīng)速率的影響	298	0.5	0.001	0.1
③		323	0.5	0.01	0.1
④	探究催化劑對反應(yīng)速率的影響				0.1

的用量可選擇0.5g、0g）
②若要準(zhǔn)確計算反應(yīng)速率，該實驗中還需測定溶液紫色消失所需要的時間．請你設(shè)計出通過測定褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率關(guān)系的實驗方案

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)題中信息：草酸在濃硫酸并加熱條件下容易脫去水分，分解為二氧化碳和一氧化碳寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式；根據(jù)該反應(yīng)反應(yīng)物、反應(yīng)條件進(jìn)行分析合理的發(fā)生裝置；
（2）①草酸分解產(chǎn)物中有二氧化碳、一氧化碳和水，要得到干燥、純凈的CO氣體，應(yīng)該先除去二氧化碳，然后使用濃硫酸進(jìn)行干燥；
②該實驗裝置連有多個裝置，實驗前需要檢驗裝置的氣密性（或一氧化碳為可燃性氣體，點燃酒精燈之前需要將裝置中的空氣排凈，避免發(fā)生爆炸）；
③結(jié)合方程式，根據(jù)固體減少的質(zhì)量與濃硫酸增重的質(zhì)量列關(guān)系式計算n值；
④設(shè)剩余固體質(zhì)量為xg、裝置D增重yg，則
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固體減少的質(zhì)量為
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
  

(18n+48)g

18ng

=

10-x

y

，整理可得：1+

24

9n

=

10-x

y

，即固體剩余質(zhì)量越大，測定的n值越大；裝置D中質(zhì)量增重越大，測定的n值越小，據(jù)此進(jìn)行判斷；
（3）①研究影響反應(yīng)速率的因素時，除了待探究的因素不同外，其它因素必須完全相同，據(jù)此進(jìn)行解答；
②因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，如果想通過直接觀察褪色時間長短來判斷必須保證高錳酸鉀的體積與濃度相同，草酸的體積相同、濃度不同．

解答：解：（1）草酸在濃硫酸并加熱條件下容易脫去水分，分解為二氧化碳和一氧化碳，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：H₂C₂O₄

濃硫酸

△

CO↑+CO₂↑+H₂O；該反應(yīng)需要加熱、還應(yīng)該能夠控制反應(yīng)開始和停止，綜合考慮可知裝置d可用于草酸分解制取氣體，
故答案為：H₂C₂O₄

濃硫酸

△

CO↑+CO₂↑+H₂O；d；
（2）①為得到干燥、純凈的CO氣體，洗氣瓶A盛放的為氫氧化鈉溶液，用于除去混合氣體中的二氧化碳；裝置盛放干燥劑濃硫酸，目的為干燥CO，
故答案為：濃NaOH溶液；濃硫酸；
②實驗前需要檢查裝置氣密性是否良好，否則影響測定結(jié)果（或者一氧化碳為可燃性氣體，點燃酒精燈之前需要將裝置中的空氣排凈），
故答案為：檢查裝置氣密性（或先排盡裝置內(nèi)空氣，以防止加熱時發(fā)生爆炸）；
③由題意知，固體質(zhì)量減少的量為水和氧的量，濃硫酸吸收的量為水，反應(yīng)方程式為：
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固體減少的質(zhì)量為
                        18ng      （18n+48）g
                        0.72g     10.00g-8.32g
則0.72g×（18n+48）g=18ng×（ 10.00g-8.32g），
解得n=2，
故答案為：2；
④設(shè)剩余固體質(zhì)量為xg、裝置D增重yg，則
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固體減少的質(zhì)量為
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
  

(18n+48)g

18ng

=

10-x

y

，整理可得：1+

24

9n

=

10-x

y

，
即固體剩余質(zhì)量越大，測定的n值越大；裝置D中質(zhì)量增重越大，測定的n值越小
a．缺少洗氣瓶B，會導(dǎo)致D中濃硫酸增重質(zhì)量偏大，計算出的n值偏大，故a正確；                    
b．缺少裝置E，濃硫酸具有吸水性，會導(dǎo)致裝置D中的質(zhì)量比實際增加的質(zhì)量偏高，計算出的n偏大，故b正確；
c．反應(yīng)后固體是鐵和少量Fe₂O₃，氧化鐵沒有完全反應(yīng)，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高，故c正確；
d．反應(yīng)后固體是鐵和少量Fe₂O₃?nH₂O，相當(dāng)于部分Fe₂O₃?nH₂O沒有反應(yīng)，不影響沉淀結(jié)果，故d錯誤；
故答案為：abc；
（3）①實驗③中反應(yīng)條件與實驗①相比，只有溫度不同，實驗實驗③探究的是溫度對反應(yīng)速率的影響；實驗④探究的是探究催化劑對反應(yīng)速率的影響，所以實驗④中催化劑用量與反應(yīng)①不同，則催化劑為0，其它條件必須完全相同，
故答案為：

實驗 編號	實驗?zāi)康?/TD>	T/K	催化劑的 用量/g	C/（mol/L）
				KMnO4	H2C2O4
①
②
③	探究溫度對反應(yīng)速率的影響
④		298	0	0.01

②因顏色是由KMnO₄產(chǎn)生，雖然KMnO₄濃度大反應(yīng)快，但KMnO₄的量也多，故無法根據(jù)顏色變化比較反應(yīng)快慢，不經(jīng)過計算直接利用表中的褪色時間長短來判斷濃度大小與反應(yīng)速率的關(guān)系是不可行的；若想通過直接觀察褪色時間長短來判斷溶液濃度的大小，則必須保證KMnO₄酸性溶液的濃度和體積相同，草酸的體積相同，物質(zhì)的量濃度不同，即：取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)，
故答案為：取過量的體積相同、濃度不同的草酸溶液分別同時與體積相同、濃度相同的高錳酸鉀酸性溶液反應(yīng)．

點評：本題考查了實驗基本操作、反應(yīng)裝置的選擇，實驗測定物質(zhì)成分的實驗方案的設(shè)計、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素等知識，題目難度較大，注意根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件選擇反應(yīng)裝置，明確探究反應(yīng)速率快慢的方法．