Question

5．用硝酸氧化淀粉水解的產(chǎn)物（C₆H₁₂O₆）可制得少量草酸，裝置如圖A所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去）：
已知硝酸氧化淀粉水解液過程中可發(fā)生下列反應(yīng)：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃-→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃-→6CO₂↑+8NO↑+10H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃-→6CO₂↑+2NO↑+4H₂O
實驗過程如下：
將1：1的淀粉水乳液與少許硫酸（98%）加入燒杯中，水浴加熱至85～90℃，保持30min，然后逐漸將溫度降至60℃左右；
②將一定量的淀粉水解液加入容器X中；
③控制反應(yīng)液溫度在55～60℃條件下，邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸（65% HNO₃與98% H₂SO₄的質(zhì)量比為2：1.5）溶液；
④反應(yīng)3h左右，冷卻，減壓過濾后再重結(jié)晶得草酸晶體．
請回答下列問題：
（1）容器X的名稱：三頸燒瓶．
（2）冷凝管水的進(jìn)口是a（填a或b）；冷凝管冷凝回流的主要物質(zhì)是硝酸．
（3）實驗中若混酸滴加過快，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)量下降，其原因是溫度過高、硝酸濃度過大，導(dǎo)致H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化．
（4）該裝置最大的一個缺點是缺少尾氣處理裝置．
（5）草酸重結(jié)晶的減壓過濾裝置如圖B．儀器Y接在水龍頭上，其作用是起抽氣作用，使吸濾瓶、安全瓶中的壓強(qiáng)減小．減壓過濾的操作有：①將含晶體的溶液倒入漏斗；②將濾紙放入漏斗并用水濕潤；③打開水龍頭；④關(guān)閉水龍頭；⑤拆下橡皮管．正確的順序是②③①⑤④．
（6）將產(chǎn)品在恒溫箱內(nèi)約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，該反應(yīng)的離子方程式為：
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
稱取該樣品0.12g，加適量水完全溶解，然后用0.020mol•L^-1 的酸性KMnO₄溶液滴定至終點（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），此時溶液顏色由無色變?yōu)樽霞t色（或淡紫色）．滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如圖C所示，則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84%．

Answer 1

分析 （1）熟悉儀器的圖形，說出其名稱；
（2）冷凝水流向與蒸氣流向逆向時冷凝效果最佳；硝酸易揮發(fā)；
（3）草酸具有還原性，硝酸能進(jìn)一步氧化C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄；
（4）反應(yīng)后生成的產(chǎn)物為一氧化氮、二氧化氮，為有毒氣體，需要進(jìn)行尾氣處理；
（5）依據(jù)減壓過濾的條件解答；依據(jù)減壓過濾的正確操作排序解答；
（6）高錳酸鉀為紫紅色，過程中不需要加指示劑；在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)反應(yīng)計算．

解答 解：（1）容器X的名稱為三頸燒瓶，故答案為：三頸燒瓶；
（2）冷凝水流向與蒸氣流向逆向時冷凝效果最佳，所以應(yīng)從a口進(jìn)入；硝酸易揮發(fā)，所以需要進(jìn)行冷凝，故答案為：a；硝酸；
（3）混酸為65%HNO₃與98%H₂SO₄的混合液，混合液溶于水放熱，溫度高能加快化學(xué)反應(yīng)，硝酸能進(jìn)一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳，
故答案為：由于溫度過高、硝酸濃度過大，導(dǎo)致C₆H₁₂O₆ 和H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化；
（4）反應(yīng)后生成的產(chǎn)物為一氧化氮、二氧化氮，為有毒氣體，需要進(jìn)行尾氣處理，所以裝置最大的一個缺點缺少尾氣處理裝置；
故答案為：缺少尾氣處理裝置；
（5）草酸重結(jié)晶的減壓過濾裝置如圖B，通過儀器Y接在水龍頭上，起抽氣作用，使吸濾瓶、安全瓶中的壓強(qiáng)減��；
減壓過濾的操作為：②將濾紙放入漏斗并用水濕潤；③打開水龍頭；①將含晶體的溶液倒入漏斗；⑤拆下橡皮管；④關(guān)閉水龍頭；
故答案為：起抽氣作用，使吸濾瓶、安全瓶中的壓強(qiáng)減��；②③①⑤④；
（6）高錳酸鉀溶液為紫紅色，當(dāng)達(dá)到滴定終點時，再滴入高錳酸鉀溶液時，淡紫色不再褪去，草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，n（KMnO₄）=0.016L×0.0200mol•L^-1=3.2×10^-3mol，根據(jù)方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2              5
3.2×10^-3mol     8×10^-3mol    
樣品中二水合草酸的質(zhì)量為m=8×10^-3mol×126g/mol=8×126×10^-3g=1.008g，
則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{1.008g}{1.2g}$×100%=84%，
故答案為：無色；紫紅色（或淡紫色）；84%．

點評 本題考查了草酸的制取，把握實驗的原理，熟練進(jìn)行氧化還原計算是解答的關(guān)鍵，注意用結(jié)晶法分離固體混合物及其抽濾的實驗操作，題目難度較大．