Question

已知草酸是酸性強于醋酸的二元弱酸，對應的鈣鹽（CaC₂O₄）不溶于醋酸，能溶于強酸，它還是一種還原性較強的物質．如圖是利用飽和草酸溶液與KClO₃粉末在60℃時反應制得ClO₂，ClO₂是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，熔點-59℃，沸點11.0℃．

（1）該反應的反應原理為：2KClO₃+H₂C₂O₄═2KHCO₃+2ClO₂↑．其中ClO₂是

 

．（選填“氧化產物”或“還原產物”）
（2）A裝置中溫度計的作用是

 

．B裝置的作用是

 

．
（3）C裝置是尾氣處理裝置，反應一段時間后，C中含有NaOH、NaClO₂、NaClO₃等溶質，有同學說，C中還可能含有Na₂CO₃，試分析可能的原因

 

．
（4）某同學查資料得知“菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽”，他將菠菜研磨成汁、熱水浸泡、過濾得到溶液，調節(jié)溶液呈堿性，加入足量的CaCl₂溶液，產生白色沉淀，過濾、洗滌沉淀備用，對生成的沉淀進行探究．
①提出合理假設
假設1：只存在CaCO₃；
假設2：既存在CaCO₃，也存在CaC₂O₄；
假設3：

 

．
②基于假設2，設計實驗方案，進行實驗．請在下表中寫出實驗步驟以及預期現象和結論．限選實驗試劑：1mol?L^-1 H₂SO₄、0.1mol?L^-1 HCl、0.1mol?L^-1 CH₃COOH、0.01mol?L^-1 KMnO₄、澄清石灰水．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量沉淀于試管中，加入加入足量0.1mol?L-1 CH3COOH．
步驟2：

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：（1）根據氧化還原反應化合價降低是氧化劑生成還原產物，化合價升高是還原劑生成氧化產物來判斷；
（2）根據溫度計的作用A裝置中溫度計的作用，根據ClO₂沸點較低，易液化分析B裝置的作用；
（3）草酸可與生成物碳酸氫鉀反應生成二氧化碳，或KClO₃氧化草酸生成二氧化碳氣體；
（4）①沉淀可能為CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有；
②利用鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體能使澄清石灰水變渾濁驗證碳酸鈣的存在，加入的酸溶解生成的草酸和高錳酸鉀溶液反應使溶液褪色來設計實驗進行驗證草酸鈣的存在．

解答： 解：（1）KClO₃在反應中化合價減低是氧化劑生成ClO₂是還原產物，故答案為：還原產物；
（2）飽和草酸溶液與KClO₃粉末在60℃時反應制得ClO₂，所以A裝置中溫度計的作用控制溫度在60℃，又由于ClO₂沸點較低，易液化，B可起到冷凝收集的作用，
故答案為：控制溫度在60℃；將ClO₂冷凝收集；
（3）反應后生成KHCO₃，過量的草酸與KHCO₃反應：HOOC-COOH+KHCO₃=CO₂↑+H₂O+HOOC-COOK，逸出的CO₂與NaOH溶液反應生成Na₂CO₃，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
也可能為因KClO₃具有較強氧化性，將草酸氧化成CO₂，逸出的CO₂與NaOH溶液反應生成Na₂CO₃，
故答案為：原因I：過量的草酸與KHCO₃反應：HOOC-COOH+KHCO₃=CO₂↑+H₂O+HOOC-COOK，逸出的CO₂與NaOH溶液反應生成Na₂CO₃，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；原因II：因KClO₃具有較強氧化性，將草酸氧化成CO₂，逸出的CO₂與NaOH溶液反應生成Na₂CO₃；
（4）①沉淀可能為CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有，故答案為：只存在CaC₂O₄；
②進行實驗先檢驗碳酸鈣的存在，利用先加入的醋酸溶解碳酸鈣沉淀而不溶解草酸鈣沉淀說明有碳酸鈣存在，再取少量不溶于醋酸的沉淀于試管中，再滴加足量0.1 mol?L^-1 HCl，沉淀溶解說明又含草酸鈣，故答案為：

實驗步驟	預期現象和結論
	沉淀部分溶解，有氣泡產生，說明沉淀中有碳酸鈣．
取步驟1未溶沉淀于試管中，再滴加足量0.1 mol?L-1 HCl	沉淀全部溶解，說明沉淀中有CaC2O4，結合步驟1，假設2成立．

點評：本題考查了物質性質的實驗設計和實驗分析判斷，側重于學生的分析能力和實驗能力的考查，為高考常見題型和高頻考點，掌握實驗基礎和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．