Question

8．草酸晶體（H₂C₂O₄•xH₂O）無色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱易脫水、升華，170℃以上分解，草酸鈣難溶于水．某研究性小組按照下圖裝置，檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO、CO₂．已知C、E、H中盛裝澄清石灰水，D中盛裝濃NaOH溶液，G中盛有CuO．

（1）裝置B的主要作用是冷凝草酸氣體，防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀而干擾CO₂的檢驗(yàn)．
（2）裝置C中反應(yīng)的離子方程式為Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）裝置D的作用是吸收CO₂氣體，防止干擾CO氣體的檢驗(yàn)．
（4）裝置F所盛的藥品是堿石灰或無水氯化鈣．
（5）能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是G中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的H中澄清石灰水變渾濁．
（6）H后連接的尾氣處理裝置為Ⅰ．（從“Ⅰ”“Ⅱ”中選擇）
（7）為測(cè)定草酸晶體分子式（H₂C₂O₄•xH₂O） 中x的值，現(xiàn)做如下實(shí)驗(yàn)．
①稱取6.3g草酸晶體，將其配置成100.0mL水溶液為待測(cè)溶液；
②取25.0mL待測(cè)溶液放入錐形瓶中，再加人適量的稀硫酸；
③用濃度為0.4mol/L的KmnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，用去12.50mL KMnO₄溶液．
回答下列問題．
寫出H₂C₂O₄和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；經(jīng)計(jì)算x=2．
（8）依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，寫出草酸晶體（H₂C₂O₄•xH₂O）受熱分解的化學(xué)方程式H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．

Answer 1

分析 檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO、CO₂．草酸晶體170℃以上分解，A裝置：草酸晶體受熱分解，草酸晶體熔點(diǎn)為101℃，如果草酸受熱分解，分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁；草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，B裝置：有冷凝作用，防止干擾實(shí)驗(yàn)；C裝置：用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，D裝置：用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，E裝置：用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，F(xiàn)裝置：用堿石灰干燥CO，G裝置：利用CuO的氧化性將CO氧化，H裝置：再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳，用排水法收集CO．
（1）草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，B裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾實(shí)驗(yàn)；
（2）裝置C中二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的碳酸鈣沉淀而使澄清石灰水變渾濁，據(jù)此書寫離子方程式；
（3）草酸晶體分解時(shí)有CO₂氣體生成，因此探究分解過程中有無CO生成時(shí)，首先要排除CO₂的干擾，再利用CO的還原性來及氧化產(chǎn)物來驗(yàn)證，裝置D吸收CO₂氣體，防止干擾CO氣體的檢驗(yàn)；
（4）F裝置：用堿石灰或無水氯化鈣干燥CO；
（5）CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，利用CuO的氧化性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳，通過檢驗(yàn)二氧化碳檢驗(yàn)一氧化碳的存在，草酸晶體分解時(shí)有CO₂氣體生成，需排除二氧化碳的干擾；
（6）Ⅰ、Ⅱ排水法收集的區(qū)別為Ⅰ是導(dǎo)管伸入到集氣瓶底部，Ⅱ是導(dǎo)管伸入到集氣瓶口；
（7）H₂C₂O₄與KMnO₄酸性溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，草酸被氧化生成二氧化碳和水，高錳酸鉀被還原為錳離子；根據(jù)化學(xué)方程式2MnO₂^-+5H₂C₂O₄ +6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 及各物質(zhì)之間的關(guān)系H₂C₂O₄•xH₂O～H₂C₂O₄ ～xH₂O進(jìn)行計(jì)算；
（8）依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，草酸晶體的受熱分解生成CO、CO₂、水，據(jù)此書寫方程式．

解答 解：（1）草酸晶體170℃以上分解，A裝置：草酸晶體受熱分解，草酸晶體熔點(diǎn)為101℃，如果草酸受熱分解，分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁；草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，草酸易揮發(fā)，導(dǎo)致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，B裝置：有冷凝作用，防止干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，
故答案為：冷凝草酸氣體，防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀而干擾CO₂的檢驗(yàn)；
（2）裝置C中氫氧化鈣和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，離子方程式為：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
故答案為：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，G裝置：利用CuO的氧化性將CO氧化，H裝置：再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳，通過檢驗(yàn)二氧化碳檢驗(yàn)一氧化碳的存在，所以C裝置：用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，D裝置：用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，E裝置：用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳是否除盡，防止干擾CO氣體的檢驗(yàn)，
故答案為：吸收CO₂氣體，防止干擾CO氣體的檢驗(yàn)；
（4）F裝置儀器為球形干燥管，干燥CO可選擇堿石灰或無水氯化鈣，
故答案為：堿石灰或無水氯化鈣；
（5）若反應(yīng)產(chǎn)物中有CO，通過排除CO₂的干擾后，經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)操作可觀察到通G前的E裝置不變渾濁證明無CO₂，G中黑色粉末變?yōu)榧t色證明有還原性氣體，G后面的H裝置中澄清石灰水變渾濁證明有CO₂生成，
故答案為：G中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的H中澄清石灰水變渾濁；
（6）Ⅰ、Ⅱ排水法收集的區(qū)別為Ⅰ是導(dǎo)管伸入到集氣瓶底部，收集的氣體不純，Ⅱ是導(dǎo)管伸入到集氣瓶口，收集的氣體純凈，所以選擇I，
故答案為：Ⅰ；
（7）H₂C₂O₄與KMnO₄酸性溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，草酸被氧化生成二氧化碳和水，高錳酸鉀被還原為錳離子，化學(xué)方程式：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
25.0mL待測(cè)溶液中由5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
                              5mol         2mol
                               n            0.4mol/L×12.50mL

解得：n=1.25×10^-2mol，100.0mL水溶液n（H₂C₂O₄）=5×10^-2mol，6.3g草酸晶體中草酸的質(zhì)量為5×10^-2mol×90g/mol=4.5g，結(jié)晶水的質(zhì)量為6.3g-4.5g=1.8g，n（H₂O）=0.1mol，H₂C₂O₄•xH₂O～H₂C₂O₄ ～xH₂O   n（H₂C₂O₄）：n（H₂O）=5×10^-2mol：0.1mol=1：x，解得x=2，
故答案為：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；2；
（8）依據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，草酸晶體的受熱分解生成CO、CO₂、水，方程式為：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查草酸晶體分解以及產(chǎn)物性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作能力及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔镔|(zhì)的性質(zhì)分析各裝置的作用，注意要排除其它因素干擾，題目難度中等．