Question

13．草酸是生物體的一種代謝產(chǎn)物，菠菜、莧菜等植物中富含草酸，但在人體中容易與鈣離子形成草酸鈣導(dǎo)致腎結(jié)石．某化學(xué)研究小組為了研究草酸，查閱資料獲取了以下信息．
①草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點(diǎn)為101℃，易升華，易溶于水．
②草酸晶體受熱脫水，170℃以上分解產(chǎn)生CO、CO₂和H₂O．
③草酸為二元酸：K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．
④草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水．
（1）研究小組為了驗證草酸受熱分解產(chǎn)生的CO₂，按照如下圖所示的裝置進(jìn)行實驗．裝置B中可觀察到的現(xiàn)象是產(chǎn)生氣泡并出現(xiàn)渾濁．但研究小組指導(dǎo)老師認(rèn)為實驗方案欠妥，要求改進(jìn)實驗．小組同學(xué)一致同意在A、B之間再加入一個實驗裝置C，其作用是除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾，請在下圖方框中畫出該裝置，并標(biāo)明所需試劑．

（2）研究小組為了驗證草酸受熱分解產(chǎn)生的CO，按照（1）實驗中的裝置A、C和下圖所示的部分裝置（可以重復(fù)選用）進(jìn)行實驗．

實驗裝置依次連接的合理順序為A→C→F→D→G→H→D→I．裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是CuO．
（3）經(jīng)過實驗（1）和（2）證明草酸晶體受熱分解產(chǎn)生了CO和CO₂．請寫出草酸晶體受熱分解的化學(xué)方程式H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．
（4）為了測定某草酸溶液的物質(zhì)的量濃度，該小組查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．若利用已知濃度的酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定未知濃度的草酸溶液，滴定終點(diǎn)判斷方法是當(dāng)?shù)渭又磷詈笠坏螘r，溶液略顯紫色，且半分鐘內(nèi)不變?yōu)闊o色．

Answer 1

分析 （1）熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產(chǎn)生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁，揮發(fā)出草酸也能與氫氧化鈣溶液產(chǎn)生沉淀，利用冰水冷卻，防止對CO₂檢驗的干擾；
（2）要檢驗生成CO，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗是否二氧化碳，用無水氧化鈣干燥CO，利用CO的還原性將CuO還原，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性的CuO，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，根據(jù)原子守恒配平方程式；
（4）硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高錳酸根被還原為Mn²⁺，草酸反應(yīng)完畢，當(dāng)?shù)渭又磷詈笠坏螘r高錳酸鉀溶液顏色不褪去．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產(chǎn)生二氧化碳，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，所以C中觀察到的現(xiàn)象是：有氣泡冒出且澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成；
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，可以A、B之間再加入一個實驗裝置C為，除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾，
故答案為：產(chǎn)生氣泡并出現(xiàn)渾濁；除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾；
（2）要檢驗生成CO，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗是否二氧化碳，用無水氧化鈣干燥CO，利用CO的還原性將CuO還原，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO，連接順序是A、A→C→F→D→G→H→D→I，H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性的CuO，H中黑色固體轉(zhuǎn)化為紅色且其后的D裝置溶液變渾濁就說明含有CO，
故答案為：F→D→G；CuO；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，反應(yīng)方程式為：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（4）硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高錳酸根被還原為Mn²⁺，反應(yīng)離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
利用已知濃度的酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液滴定未知濃度的草酸溶液，滴定終點(diǎn)判斷方法是：當(dāng)?shù)渭又磷詈笠坏螘r，溶液略顯紫色，且半分鐘內(nèi)不變?yōu)闊o色，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；當(dāng)?shù)渭又磷詈笠坏螘r，溶液略顯紫色，且半分鐘內(nèi)不變?yōu)闊o色．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，側(cè)重考查學(xué)生知識綜合應(yīng)用、實驗基本操作能力及實驗方案設(shè)計能力，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是排列實驗先后順序，根據(jù)實驗?zāi)康募拔镔|(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行排列順序，注意要排除其它因素干擾．