题目内容
【题目】某学习小组同学在用高锰酸钾做实验时不慎沾到手上，导致皮肤变成了棕褐色，老师提供草酸溶液给同学洗手，棕褐色立刻消失。同学对草酸产生了兴趣，经请教老师获知，草酸(H2C2O4)在通常状况下为固体，是一种易溶于水的酸，广泛存在于植物源食品中。草酸固体在浓硫酸的催化作用下，受热分解生成碳的氧化物和水，小组同学对生成物中碳的氧化物的种类进行了如下探究。
（提出问题）草酸受热分解的生成物中有哪几种碳的氧化物？
（进行猜想）猜想1：只有CO 猜想2：只有CO2 猜想3：同时含有CO和CO2。
（查阅资料）
①一氧化碳不能与澄清石灰水反应。
②浓硫酸有吸水性，能吸收气体中混有的水蒸气，使气体变干燥。
（实验探究）同学设计了如图1所示装置进行实验：
(1)实验时，当观察到装置A中的现象为___，说明草酸的分解产物中有CO2气体存在。
(2)为了实验安全，在实验开始应先通一会儿气体，再___，实验过程中，观察到C中现象是___，由此得出草酸分解产物有CO气体存在。同学甲认为，该套装置存在明显的缺陷，你的改进方法是___。
(3)装置C中直玻璃管内发生反应的化学方程式为___。
（实验结论）(4)通过实验，可得到的结论是猜想3正确。请写出草酸在浓酸的催化下，受热分解的化学方程式：___。
（问题讨论）(5)草酸与高锰酸钾反应的化学方程式为：3H2C2O4+2KMnO4＝K2CO3+2MnO2+3H2O+5CO2↑；又知在化学反应中，有元素化合价升高的反应物为还原剂，有元素化合价降低的反应物为氧化剂，则此反应中的氧化剂是___。
（定量计算）(6)测定高锰酸钾样品中高锰酸钾的质量分数(高锰酸钾样品中含少量杂质)。同学们设计了如图2的实验装置，取1g高锰酸钾固体样品放于试管中，实验中将注射器内的草酸溶液(足量)完全注入试管中。当试管中不再产生气泡时读数得到量筒中水的体积为330毫升。已知实验条件下二氧化碳的密度为2g/L。计算该样品中高锰酸钾的质量分数___。(写出计算过程)
（实验反思）(7)图2中水面上方封了一层植物油，目的是___。实验结束后，学习小组的同学对该实验进行了反思，同学乙认为用该装置测得的样品中高锰酸钾的质量分数偏高，你认为原因是___。
【答案】澄清石灰水变浑浊 加热 黑色的固体变成红色 在尾部的导管口放一个点燃的酒精灯或绑一个气球(合理即可) CO+CuO
Cu+CO2 H2C2O4
CO2+CO+H2O 高锰酸钾(或KMnO4) 根据此装置可知：量筒内的水的体积为产生的气体的体积，因此产生的二氧化碳的体积为330mL。实验条件下二氧化碳的密度为2g/L，则二氧化碳的质量为：2g/L×0.33L=0.66g。
设高锰酸钾的质量为x。
故高锰酸钾的质量分数为：
。 防止二氧化碳溶于水 加入的草酸溶液占据了试管内的部分体积，使测得的二氧化碳的体积偏大
【解析】
（1）结论是草酸的分解产物中有CO2气体存在，则装置A澄清石灰水中会观察到石灰水变浑浊。
（2）草酸分解生成的气体中可能含有CO，则需要先将装置内的空气完全排尽再点燃酒精灯，防止CO与空气混合发生爆炸。若生成的气体中有CO，则CO会与氧化铜粉末发生反应，因此C装置可观察到黑色的固体变红这一现象。通过观察整个实验装置发现并无尾气处理装置，而CO有毒性，因此不可排放到空气中，需要收集或直接点燃，因此可在D装置后放置一盏点燃得酒精灯或套一个气球收集CO。
（3）装置C是氧化铜被还原，化学方程式为：CO+CuOCu+CO2。
（4）猜想3是既产生CO又有CO2，则草酸分解得化学方程式为：H2C2O4CO2+CO+H2O。
（5）草酸中，H元素化合价为+1价，O元素化合价为-2价，根据化学式中化合价代数和为0可知C元素的化合价为+3价。高锰酸钾中，K为+1价，O为-2价，因此Mn元素的化合价为+7价。反应后，C元素化合价升高至+4价，Mn元素化合价降低到+4价，因此氧化剂为KMnO4。
（6）根据此装置可知：量筒内的水的体积为产生的气体的体积，因此产生的二氧化碳的体积为330mL。实验条件下二氧化碳的密度为2g/L，则二氧化碳的质量为：2g/L×0.33L=0.66g。
设高锰酸钾的质量为x。
故高锰酸钾的质量分数为：。
（7）产生的二氧化碳可溶于水，因此用植物油将气体与水隔绝，防止二氧化碳溶于水。此实验中将注射器A中的草酸溶液挤压进入试管内，会导致试管内气体压强增大，造成实验误差，则答案为：加入的草酸溶液占据了试管内的部分体积，使测得的二氧化碳的体积偏大。
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