Question

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

CO + NaOHHCOONa 2HCOONaNa2C2O4+ H2↑ NaOH溶液 CaC2O4 H2C2O4溶液 H2SO4溶液 CaSO4 分别循环利用氢氧化钠和硫酸（降低成本），减小污染 Na2SO4 5C2O42-+ 2MnO4-+ 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）“钙化”发生的反应为Na2C2O4+Ca(OH)2=CaC2O4↓+2NaOH，过滤操作①的滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC2O4；CaC2O4中加入硫酸酸化，发生反应CaC2O4+H2SO4=CaSO4+H2C2O4，结合流程，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5C2O42-+ 2MnO4-+ 16H+= 2Mn2++ 8H2O + 10CO2↑；根据方程式可得关系式：5H2C2O4·2H2O ~ 2KMnO4，n(H2C2O4·2H2O)=n(KMnO4)=×0.0500mol/L×，则m(H2C2O4·2H2O)=×0.0500mol/L××126g/mol，所以成品的纯度ω=×0.0500mol/L××126g/mol ÷0.250g=×100%=94.5%。