Question

[化学—选修2：化学与技术]（15分）

草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸（含2个结晶水）的工艺流程如下：

回答下列问题：

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为                              、                                       。

（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是       ，滤渣是       ；过滤操作②的滤液是          和           ，滤渣是              。 

（3）工艺过程中③和④的目的是                                           。

（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是             。

（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500 mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至粉红色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反应的离子方程式为                          ；列式计算该成品的纯度                。

Answer

（1）CO + NaOHHCOONa     2HCOONaNa2C2O4 + H2↑

（2）NaOH溶液   CaC2O4    H2C2O4溶液   H2SO4溶液    CaSO4

（3）分别循环利用氢氧化钠和硫酸（降低成本），减小污染。

（4）Na2SO4

（5）5C2O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2↑

×100%=94.5%

【解析】

（1）根据工艺流程图可知：CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠方程式为CO + NaOHHCOONa，甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式为2HCOONaNa2C2O4 + H2↑。

（2）根据反应原理和溶解性，由示意图可知，过滤操作①的滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC2O4；过滤操作②的滤液是H2C2O4溶液和H2SO4溶液，滤渣是CaSO4。

（3）根据工艺过程可知，工艺③可以循环利用氢氧化钠，工艺④可以循环利用硫酸，既提高了原料的利用率，又降低了成本，减小污染。

（4）甲酸钠脱氢后的产物为草酸钠，直接用硫酸酸化，生成草酸和硫酸钠，其中含有的杂质主要是Na2SO4。

（5）在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式5C2O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2↑。根据方程式可得关系式：

5H2C2O4·2H2O ~    2KMnO4

5                   2

n              0.05mol/L×15.0×10-3L

解得n(H2C2O4·2H2O)=1.875×10-3mol

则m(H2C2O4·2H2O)=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g

所以成品的纯度ω=×100%=94.5%

【考点定位】化学与技术、基本操作、工艺流程、氧化还原方程式的书写与化学计算