Question

甲酸(化学式HCOOH，分子式CH₂O₂，相对分子质量46)，俗名蚁酸，是最简单的羧酸，无色而有刺激性气味的易挥发液体。熔点为8.6 ℃，沸点100.8℃，25℃电离常数K_a＝1.8×10^－4。某化学兴趣小组进行以下实验。

Ⅰ．用甲酸和浓硫酸制取一氧化碳

A.     B.     C.     D.

(1)请说出图B中盛装碱石灰的仪器名称__________。用A图所示装置进行实验。利用浓硫酸的脱水性，将甲酸与浓硫酸混合，甲酸发生分解反应生成CO，反应的化学方程式是________；实验时，不需加热也能产生CO，其原因是_______。

(2)如需收集CO气体，连接上图中的装置，其连接顺序为：a→__________(按气流方向，用小写字母表示)。

Ⅱ．对一氧化碳的化学性质进行探究

资料：ⅰ．常温下，CO与PdCl₂溶液反应，有金属Pd和CO₂生成，可用于检验CO；

ⅱ．一定条件下，CO能与NaOH固体发生反应：CO＋NaOHHCOONa

利用下列装置进行实验，验证CO具有上述两个性质。

(3)打开k₂，F装置中发生反应的化学方程式为_____________；为了使气囊收集到纯净的CO，以便循环使用，G装置中盛放的试剂可能是_________，H装置的作用是____________。

(4)现需验证E装置中CO与NaOH固体发生了反应，某同学设计下列验证方案：取少许固体产物，配置成溶液，在常温下测该溶液的pH，若pH>7，证明CO与NaOH固体发生了反应。该方案是否可行，请简述你的观点和理由：________，_________。

(5)25℃甲酸钠(HCOONa)的水解平衡常数K_h的数量级为____________。若向100ml 0.1mol.L^-1的HCOONa溶液中加入100mL0.2mol.L^-1的HCl溶液，则混合后溶液中所有离子浓度由大到小排序为_________。

Answer

球形干燥管 HCOOHCO↑＋H2O 浓硫酸与甲酸混合时放出大量的热 c→b→e→d→f PdCl2＋CO＋H2O=Pd↓＋CO2＋2HCl 氢氧化钠溶液 除去CO中水蒸气 方案不可行 无论CO与NaOH固体是否发生反应，溶液的pH均大于7 10-11 c(Cl-)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(HCOO-)＞c(OH-)

【解析】

A装置利用浓硫酸的脱水性制备CO，生成的CO中含有挥发出的甲酸气体，需要利用碱石灰除去甲酸，利用排水法收集CO，结合物质的性质和装置分析解答。

Ⅰ．(1)图B中盛装碱石灰的仪器名称是球形干燥管。用A图所示装置进行实验。利用浓硫酸的脱水性，将甲酸与浓硫酸混合，甲酸发生分解反应生成CO，根据原子守恒可知反应的化学方程式是HCOOHCO↑＋H2O。由于浓硫酸与甲酸混合时放出大量的热，所以实验时，不需加热也能产生CO。

(2)根据以上分析可知如需收集CO气体，连接上图中的装置，其连接顺序为：a→c→b→e→d→f。

Ⅱ．(3)打开k2，由于常温下，CO与PdCl2溶液反应，有金属Pd和CO2生成，则F装置中发生反应的化学方程式为PdCl2＋CO＋H2O＝Pd↓＋CO2＋2HCl；由于F装置中有二氧化碳和氯化氢生成，且二者都是酸性气体，则为了使气囊收集到纯净的CO，以便循环使用，G装置中盛放的试剂可能是氢氧化钠溶液。剩余的CO中还含有水蒸气，则H装置的作用是除去CO中水蒸气。

(4)由于无论CO与NaOH固体是否发生反应，溶液的pH均大于7，所以该方案不可行；

(5)25℃甲酸电离常数Ka＝1.8×10－4，则25℃甲酸钠(HCOONa)的水解平衡常数Kh＝，其数量级为10-11。若向100mL 0.1mol·L-1的HCOONa溶液中加入100mL 0.2mol·L-1的HCl溶液，反应后溶液中含有等物质的量浓度的甲酸、氯化钠、氯化氢，则混合后溶液中所有离子浓度由大到小排序为c(Cl-)＞c(H+)＞c(Na+)＞c(HCOO-)＞c(OH-)。