Question

草酸(H₂C₂O₄)是一种重要的有机化工原料，为探究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验：

实验Ⅰ：实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸，装置如图所示：

①一定量的淀粉水解液加入三劲烧瓶中

②控制反应温度55～60℃，边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸(65%的H₂SO₄与98%的H₂SO₄的质量比为2：1.25)

③反应3小时，冷却，有随后再重结晶得到草酸晶体硝酸氧化淀粉水解液的反应为：C₆H₁₂O₆+12HNO₃=3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O

(1)装置B的作用是 ______

(2)如何检验该装置的气密性： ______

(3)要控制反应温度55～60℃，应选择加热的方式是 ______，C装置中应加入 ______溶液。

实验Ⅱ：探究草酸与酸性高锰酸钾的反应

(4)向草酸溶液中逐滴加硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，可观察到溶液由紫红色变为近乎无色，写出上述反应的离子方程式：______

(5)学习小组的同学发现，当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快，为探究其原因，同学们做了如下对比实验：

实验序号	H2C2O4(aq)	KMnO4(H^+)(aq)	MnSO4(s) 质量(g)	褪色时间(g)
c(mol/L)	V(mL)	c(mol/L)	V(mL)
实验1	0.1	2	0.01	4	0	30
实验2	0.1	2	0.01	4	5	4

由此你认为溶液褪色总是先慢后快的原因是 ______

(6)为测定上述实验中得到草酸的纯度，取5.0 g该草酸样品，配制成250 mL溶液，然后取25.00 mL此溶液溶于锥形瓶中，将0.10 mol/L酸性KMnO₄溶液装在 ______(填仪器名称)中进行滴定，达到滴定终点时的现象是 ______，若消耗酸性KMnO₄溶液体积为20.00 mL，则该草酸样品的纯度为 ______。

Answer

安全瓶(或防止C中液体倒吸进A中) 关闭装置A中分液漏斗甲的活塞，将C中导管口插入烧杯中的水中，用酒精灯稍微加热三颈烧瓶，若导管口产生气泡，冷却后，导管中产生一段稳定的水柱，就证明装置气密性良好 水浴加热 NaOH 5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O 生成的Mn2+对此反应起催化剂的作用 酸式滴定管 溶液由无色变为紫色，且半分钟不褪色

【解析】

I.淀粉在硫酸存在和加热条件下发生水解反应产生葡萄糖，葡萄糖与浓硝酸发生氧化还原反应产生草酸，同时反应产生NO、NO2气体，装置B为安全瓶，可以防止NO、NO2气体被NaOH溶液吸收时产生的倒吸现象的发生；

II.草酸具有还原性，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO2气体，酸性高锰酸钾被还原为无色Mn2+；因此会看到溶液有紫色变为无色，若滴定完全，溶液会变为紫色，半分钟内不褪色；根据对比实验的异同，结合影响化学反应速率的因素分析速率变化的原因；根据仪器的结构、物质的性质判断仪器的使用，根据氧化还原反应中电子守恒计算物质纯度。

(1)反应中生成的NO2、NO能够与NaOH溶液反应生成NaNO2，容易发生倒吸现象，装置B为安全瓶，可以防止C中液体倒吸入反应装置A中；

(2)检验该装置的气密性方法为：关闭A装置中分液漏斗甲的活塞，将C中导管口插入烧杯中的水中，用酒精灯稍微加热三颈烧瓶，若导管口产生气泡，冷却后，导管中产生一段稳定的水柱，就证明装置气密性良好；

(3)要控制反应温度55～60℃，应选择加热的方式是水浴加热；反应生成的气体为NO2、NO，二者都是有毒气体，需要使用尾气吸收装置，NO2、NO能够与氢氧化钠溶液反应生成NaNO2，所以C中的液体可以为NaOH溶液；

(4)酸性高锰酸钾具有强氧化性，草酸能够被氧化为二氧化碳，导致酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的离子方程式为：5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(5)通过两组实验比较知，其它条件相同，试验2中加入硫酸锰，其反应时间短，说明反应速率快，从而证明反应生成的Mn2+有催化作用，加快了反应速率；

(6)酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，会腐蚀碱式滴定管的橡胶管，所以不能用碱式滴定管盛放，应该选用酸式滴定管盛放酸性高锰酸钾溶液；滴定过程中，高锰酸根离子完全反应变为Mn2+，溶液为无色，草酸完全反应后，高锰酸根离子过量，使溶液呈紫色，所以滴定终点的现象为：溶液由无色变为紫色，且半分钟不褪色；20 mL0.1 mol/L的高锰酸钾的物质的量n(KMnO4)=c·V=0.1 mol/L×0.02 L=0.002 mol，根据反应55H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，5.0 g该草酸样品中含有草酸的物质的量n(H2C2O4)=0.002 mol××=0.002 mol××=0.05 mol，所以该样品中草酸的纯度为：×100%=90%。