Question

草酸是一种二元弱酸，可用作还原剂、沉淀剂等。某校课外小组的同学设计利用C₂H₂气体制取H₂C₂O₄·2H₂O。回答下列问题：

(1)甲组的同学以电石(主要成分CaC₂，少量CaS及Ca₃P₂杂质等)为原料，并用下图1装置制取C₂H₂。

①电石与水反应很快，为了减缓反应速率，装置A中除用饱和食盐水代替水之外，还可以采取的措施是__________（写一种即可）。

②装置B中，NaClO将H₂S、PH₃ 氧化为硫酸及磷酸，本身被还原为NaCl，其中PH₃被氧化的离子方程式为______。该过程中，可能产生新的杂质气体Cl₂，其原因是： _____________（用离子方程式回答）。

(2)乙组的同学根据文献资料，用Hg(NO₃)₂作催化剂，浓硝酸氧化C₂H₂制取H₂C₂O₄·2H₂O。制备装置如上图2所示：

①装置D中多孔球泡的作用是______________________。

②装置D中生成H₂C₂O₄的化学方程式为____________________________。

③从装置D中得到产品，还需经过_____________（填操作名称）、过滤、洗涤及干燥。

(3)丙组设计了测定乙组产品中H₂C₂O₄·2H₂O的质量分数实验。他们的实验步骤如下：准确称取m g产品于锥形瓶中，加入适量的蒸馏水溶解，再加入少量稀硫酸，然后用c mol·L^－1酸性KMnO₄标准溶液进行滴定至终点，共消耗标准溶液V mL。

①滴定终点的现象是______________________。

②滴定过程中发现褪色速率开始很慢后逐渐加快，分析可能的原因是_______________。

③产品中H₂C₂O₄·2H₂O的质量分数为_______________（列出含 m、c、V 的表达式）。

Answer

将烧瓶底部置于冰水浴中、控制分液漏斗活塞减缓滴加速度、将电石变为更大的块状 PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl- Cl－+ ClO-+2H+ =Cl2↑+H2O 增大气体和溶液的接触面积，加快反应速率，使反应充分进行 C2H2+8HNO3(浓) H2C2O4+8NO2+4H2O 蒸发浓缩、冷却结晶 当加入最后一滴标准液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不恢复原来的颜色 生成的 Mn2+是该反应的催化剂

【解析】

(1)①碳化钙和水反应十分剧烈，可用饱和食盐水或利用分液漏斗控制滴加液体速度来控制反应速率；

②装置B用NaClO将H2S氧化为磷酸，将PH3氧化为H3PO4，硫、磷元素化合价升高，则氯元素化合价降低，生成氯离子；酸性条件下，ClO-也能氧化Cl-，生成氯气；

(2)D中，Hg(NO3)2作催化剂，浓硝酸氧化乙炔制取H2C2O4•2H2O，反应为：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O，多孔球泡增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应，E装置防止倒吸，F装置吸收生成的二氧化氮气体，将反应后的D浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得产品，据此分析解答；

(3)①滴定终点时，继续滴加高锰酸钾溶液，紫色不褪去；

②H2C2O4•与KMnO4反应生成锰离子和二氧化碳，反应放热，生成的锰离子作催化剂；

③根据2MnO4-～5H2C2O4，由高锰酸钾的消耗可得H2C2O4的量，据此计算H2C2O4•2H2O的质量分数。

(1)①碳化钙和水反应十分剧烈，用饱和食盐水代替水来控制反应速率，也可以利用分液漏斗控制滴加液体速度，来控制反应速率；

②NaClO将PH3氧化为磷酸，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒，可得反应的离子反应为：PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl-；在酸性条件下， ClO-也可以将Cl-氧化为Cl2，反应的离子方程式为：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O

(2)①装置D多孔球泡的作用是增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应；

②根据装置图，D中，Hg(NO3)2作催化剂，浓硝酸氧化乙炔反应生成H2C2O4和二氧化氮，反应为：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O；

③将反应后的D溶液加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得产品；

(3)①滴定过程中，当溶液呈浅红色且30 s内不褪色时达到滴定终点；

②H2C2O4与KMnO4反应生成Mn2+和CO2，反应可能放热，溶液温度升高，另外生成的Mn2+是该反应的催化剂，故滴定过程中发现褪色速率先慢后逐渐加快；

③根据氧化还原反应过程中电子转移数目相等，可得关系式

2MnO4-～5H2C2O4，则n(H2C2O4•2H2O)=n(H2C2O4)=n(MnO4-)=×cV×10-3mol，产品中H2C2O4•2H2O的质量分数为=。