Question

草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中，草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)无色，熔点为101℃，易溶于水，受热易脱水、升华，175℃时分解。

Ⅰ.用硝酸氧化法制备草酸晶体并测定其纯度，制备装置如图所示(加热、固定等装置略去)。实验步骤如下

①糖化：先将淀粉水解为葡萄糖；

②氧化：在淀粉水解液中加入混酸(质量之比为3：2的65%HNO₃与98%H₂SO₄的混合物)，在55～60℃下水浴加热发生反应；

③结晶、蒸发、干燥：反应后溶液经冷却、减压过滤，即得草酸晶体粗产品。

(1)装混酸的仪器名称为__________；步骤②中，水浴加热的优点为___________。

(2)“②氧化”时发生的主要反应如下，完成下列化学方程式：_____C₆H₁₂O₆+______HNO₃______H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+_________

(3)称取m g草酸晶体粗产品，配成100 mL溶液。取20.00 mL于锥形瓶中，用a mol/LKMnO₄标准液滴定，只发生5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O反应，消耗KMnO₄标准液体积为V mL，则所得草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)的纯度为_________。

Ⅱ.证明草酸晶体分解得到的产物

(4)甲同学选择右侧装置验证产物CO₂，装置B的主要作用是_______________。

(5)乙同学认为草酸晶体分解的产物中除了CO₂、H₂O应该还有CO，为验证是否有CO，选用甲同学实验中的装置A、B和如图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。

①乙同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、_________。其中装置H反应管中盛有的物质是_____________。(写化学式)

②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是______________。

Answer

分液漏斗 受热均匀，便于控制温度 1 12 3 9H2O ×100% 使升华的草酸冷凝，避免对CO2检验的干扰 F、D、G、H、D、I CuO H在黑色固体变红色，第一个D装置无现象，第二个D装置出现白色浑浊，即可证明气体中含有CO。

【解析】

Ⅰ．(1)装置中装混酸的为分液漏斗，水浴加热是反应温度低于100℃的条件，加热均匀，便于控制；

(2)“②氧化”时发生的主要反应，结合电子守恒和原子守恒配平化学方程式；

(3)①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验CO2，用碱石灰干燥CO，利用CO的还原性将CO氧化，再利用澄清石灰水检验生成的CO2，用排水法收集CO；H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生；

②CO具有还原性，其氧化产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；

Ⅱ．(4)B装置温度较低，有冷凝作用，防止干扰实验；

(5)①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去CO2，用澄清石灰水检验CO2，用碱石灰干燥CO，利用CO的还原性将CO氧化，再利用澄清石灰水检验生成的CO2，用排水法收集CO；H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生；

②CO具有还原性，其氧化产物是CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊。

Ⅰ．(1)根据图示可知装混酸的仪器名称为分液漏斗，水浴加热的优点为：使受热均匀，便于控制温度；

(2)反应中碳元素化合价由反应前C6H12O6中的0价升高为H2C2O4中的+3价，电子转移3×6=18，氮元素化合价有反应前HNO3中的+5价降低到NO2中的+4价，电子转移1个，降低到NO中的+2价电子转移3个，结合化学方程式中NO2系数是9，NO系数是3，可知得到电子总数为：1×9+3×3=18个，故根据N原子守恒可知HNO3系数是12，葡萄糖系数是1，H2C2O4系数是3，然后根据H原子守恒，可知缺项物质是H2O，系数是9，故配平的化学方程式：C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O；

(3)称取m g草酸晶体粗产品，配成100 mL溶液，取20.00 mL于锥形瓶中，用a moL/LKMnO4标准液标定，只发生5H2C2O4+2MnO4-+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O反应，消耗KMnO4标准液体积为V mL，反应消耗KMnO4的物质的量是n(KMnO4)= a moL/×V×10-3 L=aV×10-3 mol，根据方程式可知物质反应时，n(H2C2O4)：n(KMnO4)=5：2，则20.00 mL溶液中含有草酸的物质的量为n(H2C2O4)=n(H2C2O4)=×aV×10-3 mol，则100 mL溶液中含草酸物质的量n(H2C2O4)总=×aV×10-3 mol×=1.25aV×10-2 mol，故所得草酸晶体(H2C2O4•2H2O)的纯度=×100%=×100%；

Ⅱ．(4)草酸易挥发，导致生成的气体中含有草酸，草酸和氢氧化钙反应生成难溶性的草酸钙而干扰CO2的检验，B装置温度较低，使升华的草酸冷凝，防止干扰CO2的检验；

(5)①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓NaOH溶液除去CO2，用澄清石灰水检验CO2，用碱石灰干燥CO，利用CO和CuO发生还原反应生成CO2，再利用澄清石灰水检验生成的CO2，用排水法收集CO避免环境污染，I中集气瓶收集到的气体主要是CO，所以其连接顺序是F、D、G、H、D、I；H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生，CuO能被CO还原且反应过程中黑色固体变为红色，现象明显，所以H中盛放的物质是CuO；

②CO具有还原性，其氧化产物是CO2，CO2能使澄清石灰水变浑浊，且CO将黑色的CuO还原为红色的Cu，只要H中黑色固体转化为红色且第一个D装置无现象，第二个D装置出现白色浑浊就说明含有CO。