Question

10．草酸（H₂C₂O₄）是一種重要的有機(jī)化工原料．為探究草酸的性質(zhì)，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組查閱了有關(guān)資料，有關(guān)物質(zhì)的部分性質(zhì)如下表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	化學(xué)性質(zhì)
H2C2O4	189.5℃	二元弱酸，有毒，具有腐蝕性，易溶于水，100℃開(kāi)始升華，157℃時(shí)開(kāi)始分解，與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生CO2、CO和H2O．草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物

【實(shí)驗(yàn)一】根據(jù)下圖提供的儀器和試劑（可重復(fù)使用），設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明草酸受熱分解的產(chǎn)物中含有CO₂和CO（部分夾持儀器和加熱裝置省略）．

（1）用字母表示接口的正確連接順序：a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c（部分裝置可重復(fù)使用）．
（2）用上圖提供的儀器和試劑做實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置B中出現(xiàn)白色渾濁，也不能說(shuō)明一定有CO₂，請(qǐng)你提出改進(jìn)意見(jiàn)：在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）．
（3）利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先加熱A（填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同）裝置，后加熱E裝置．
【實(shí)驗(yàn)二】利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)來(lái)探究“條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響”．
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開(kāi)始計(jì)時(shí)，通過(guò)測(cè)定褪色所需的時(shí)間來(lái)判斷反應(yīng)的快慢．該小組設(shè)計(jì)了如下方案．

編號(hào)	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1	體積/mL
Ⅰ	0.10	2.0	0.010	4.0	25
Ⅱ	0.20	2.0	0.010	4.0	25
Ⅲ	0.20	2.0	0.010	4.0	50

①已知反應(yīng)后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄，為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5（或5：2）．
②探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是Ⅱ和Ⅲ；探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是I和Ⅱ．
【實(shí)驗(yàn)三】H₂C₂O₄溶液濃度的測(cè)定．
某同學(xué)取一定量草酸晶體配置成100mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，然后用0.10mol•L^-1的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定該溶液，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)共消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL．
（5）①KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管盛裝，滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是溶液變?yōu)樽霞t色且30s內(nèi)不變色．
②該同學(xué)配制的H₂C₂O₄溶液的物質(zhì)的量濃度為0.24mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，CO檢驗(yàn)還原性，能還原黑色的CuO，生成的二氧化碳用澄清的石灰水檢驗(yàn)，因?yàn)镃O和CuO反應(yīng)生成二氧化碳，所以應(yīng)該先檢驗(yàn)二氧化碳后檢驗(yàn)CO；
（2）加熱時(shí)草酸易揮發(fā)，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成草酸氫鈣沉淀；
（3）一氧化碳和氧氣反應(yīng)在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應(yīng)先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣；
（4）①高錳酸鉀和草酸反應(yīng)方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過(guò)量；
②探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響，這兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有溫度一個(gè)變量，其余條件都相同；
探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有反應(yīng)物濃度一個(gè)變量，其余條件都相同；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管盛放；
滴定終點(diǎn)現(xiàn)象為溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色；
②根據(jù)高錳酸鉀和草酸之間的關(guān)系式計(jì)算草酸物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）為證明草酸的受熱分解產(chǎn)物中含有CO₂和CO，先將混合氣體通入澄清的石灰水檢驗(yàn)CO₂，如果澄清的石灰水變渾濁，則證明含有CO₂氣體，再用NaOH溶液吸收CO₂，再將洗氣后的氣體進(jìn)行干燥，然后將氣體再通過(guò)黑色的CuO裝置，CO和黑色的CuO反應(yīng)生成Cu和CO₂，再用澄清的石灰水檢驗(yàn)CO₂是否存在，如果澄清石灰水變渾濁，則證明該混合氣體中含有CO，注意洗氣裝置、干燥裝置中的導(dǎo)氣管應(yīng)該是“長(zhǎng)進(jìn)短出”，所以其排列順序是a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c，
故答案為：a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c；
（2）草酸加熱100℃開(kāi)始升華，157℃時(shí)開(kāi)始分解，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，加熱時(shí)草酸易揮發(fā)，生成的碳氧化物中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成草酸氫鈣沉淀，從而干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為防止干擾實(shí)驗(yàn)，在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管），
故答案為：在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）；
（3）一氧化碳和氧氣反應(yīng)在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應(yīng)先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣，所以應(yīng)先加熱A后加熱E，
故答案為：A；E；
（4）①高錳酸鉀和草酸反應(yīng)方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過(guò)量，所以n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5，
故答案為：2.5（或5：2）；
②探究溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響，這兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有溫度一個(gè)變量，其余條件都相同，所以應(yīng)該是II和III；
探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有反應(yīng)物濃度一個(gè)變量，其余條件都相同，所以應(yīng)該是I和II；
故答案為：Ⅱ和Ⅲ；I和Ⅱ；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管盛放，酸性高錳酸鉀溶液呈酸性，所以應(yīng)該用酸式滴定管盛放；
滴定終點(diǎn)現(xiàn)象為溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色，
故答案為：酸式；溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色；
②設(shè)草酸的物質(zhì)的量濃度是xmol/L，
5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
5mol    2mol
0.025xmol （0.10×0.024）mol
5mol：2mol=0.025xmol：（0.10×0.024）mol
x=$\frac{（0.10×0.024）mol×5mol}{2mol×0.025mol}$=0.24，
故答案為：0.24 mol•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)的組成及含量測(cè)定、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是物質(zhì)檢驗(yàn)先后順序，同時(shí)考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力及思維的縝密性，注意（3）題酒精燈點(diǎn)燃先后順序，為易錯(cuò)點(diǎn)．