Question

[化学――选修2：化学与技术]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（含两个结晶水）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，用0.0500mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，至浅粉红色不消褪，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 （5分）

（3）分别循环利用氢氧化钠溶液和硫酸（降低成本），减小污染。（1分） （4）Na2SO4 （1分）

（5）5C2O42－+2MnO4－+16H+＝2Mn2++8H2O+10CO2↑（2分） 94.5% （2分）

【解析】

试题分析：（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；甲酸钠加热脱氢的同时还有草酸钠生成，因此反应的化学反应方程式为2HCOONaNa2C2O4 + H2↑。

（2）根据反应原理和溶解性以及示意图可知，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】本题主要是化学与技术、基本操作、工艺流程、氧化还原方程式的书写与化学计算等

【名师点睛】明确操作时发生的化学反应、常见的操作名称是解答的关键。难点是计算草酸结晶水合物的纯度，根据方程式进行分析解答。本题作为一个工艺流程题，考查学生基本的化学知识，运用基本知识解决问题的能力以及审读信息处理信息的能力，属于中等难度试题的考查。注意分析流程的特点结合相关物质的分析分析作答。