Question

乙二酸（H₂C₂O₄）是一种重要的化工产品，可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，其制备工艺流程如下：

氧化时控制反应液温度为55～60℃，边搅拌边缓慢滴加浓HNO₃、H₂SO₄混合液，可发生下列反应：

C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O

C₆H₁₂O₆­＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O

⑴检验氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的实验方案为     。

⑵氧化时控制反应液温度为55～60℃的原因是     。

⑶若水解时淀粉利用率为80%，氧化时葡萄糖的利用率为80%，结晶时有10%的乙二酸遗留在溶液中。则30 kg淀粉可生产乙二酸的质量为     。

⑷生产中产生的NO_x用氧气和水吸收后产生硝酸循环利用，若尾气NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收转化率为90%。计算：理论上，每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克。（写出计算过程）

Answer

⑴取氧化后所得溶液，加入过量NaOH溶液，再向其中加入新制Cu(OH)2，加热。若有砖红色沉淀产生，说明含有葡萄糖。                          （2分）

⑵若温度过低反应过慢，若温度过高硝酸会分解（或挥发）           （2分）

⑶28.8 kg      （2分）   ⑷3.6kg（6分）

【解析】

试题分析：（1）葡萄糖中含有醛基，据此可以鉴别和检验，即取氧化后所得溶液，加入过量NaOH溶液，再向其中加入新制Cu(OH)2，加热。若有砖红色沉淀产生，说明含有葡萄糖。

（2）由于温度过低反应过慢，而温度过高硝酸会分解（或挥发），所以氧化时应该控制反应液温度为55～60℃。

（3）根据反应的方程式可知，(C6H10O5)n～n C6H12O6～3nH2C2O4

所以根据题意可知30 kg淀粉可生产乙二酸的质量为。

（4）设每产生9 kg H2C2O4反应中产生NO2的物质的量为x，产生NO的物质的量为y

C6H12O6＋18HNO3→3H2C2O4＋18NO2↑＋12H2O

18      3        18

x       x/6       x

C6H12O6­＋6HNO3→3H2C2O4＋6NO↑＋6H2O

6        3       6

y        y/2      y

x=2y

(x/6＋y/2)×90 g·mol－1=9×103 g

x="240" mol       y="120" mol

需补充的硝酸m(HNO3)="360" mol×(1－90%)×63 g·mol－1÷63%

="3600" g="3.6" kg

考点：考查葡萄糖的检验、反应条件的控制、产物的计算