Question

11．乙二酸（HOOC-COOH）俗称草酸，该酸广泛存在于多种植物的细胞膜内，其晶体通常含有结晶水（H₂C₂O₄•2H₂O），晶体的熔点为101.5℃，无水草酸的熔点为189.5℃．草酸易升华，其在157℃时大量升华，并开始分解，分解产物为CO、CO₂、H₂O．某研究性学习小组的同学决定对草酸的分解反应进行探究，设计出如下实验验证乙二酸的分解并测定其分解率，操作步骤如下：
①先把乙二酸晶体放在烘箱中进行烘烤，去掉结晶水，备用．
②按如图连接好装置．

③检查装置的气密性．
④打开活塞a，通入H₂一会儿，再关闭a；点然酒精灯b、c．
⑤当C装置中固体消失后，停止加热
⑥打开活塞a，继续通入H₂，直至冷却．
试回答下列问题：
（1）装置A的作用产生氢气先排出装置内的CO₂、后将分解生成的CO₂全部排入F中，B的作用干燥H₂（或除去氢气中混有的水蒸气）；装置E的作用使气化的乙二酸蒸汽冷却为固体，避免干扰实验．
（2）检验该套装置的气密性的方法是打开启普发生器的活塞a，观察B、E、F瓶中是否有气泡产生，若有气泡产生，说明不漏气，气密性良好．
（3）若分解结束后，不再通入氢气，会使所测的乙二酸的分解率减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）可以代替装置G的方法是用气囊（或球）收集起来．
（5）若称取H₂C₂O₄（烘干）的质量为4.5g，实验结束后，称得D、E、F分别增重0.95g、0.40g、1.98g，则乙二酸的分解率为90%．

Answer 1

分析 验证乙二酸的分解并测定其分解率实验流程的原理是根据乙二酸受热分解产物的性质以及产生的现象来确定分解的产物，为保证气体产物被充分吸收，开始制取氢气，用氢气将产生的气体吹入各个吸收装置中，氢气的制取中含有水蒸气，可以用浓硫酸干燥，可以用澄清的石灰水来检验二氧化碳的产生，并根据装置的增重量，确定产生的二氧化碳的量，一氧化碳是有毒的气体，可以用气球收集或点燃．所以A装置制取二氧化碳，B装置用来干燥气体，C装置乙二酸受热分解，D中CuSO₄固体检验草酸分解产物中的水，为防止乙二酸的挥发干扰结果，E装置使气化的乙二酸蒸汽冷却为固体，避免干扰实验，F装置用来判断草酸分解产物中有无CO₂生成，G装置进行尾气处理．
（1）开始制取氢气，用氢气将产生的气体吹入各个吸收装置中，氢气的制取中含有水蒸气，浓硫酸具有吸水性，常做干燥剂；乙二酸是溶于水的物质；
（2）装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（3）实验成败的关键是乙二酸分解产生的气体全部被吸收，装置中不能有剩余的分解产物，据此回答；
（4）CO有毒不能排入大气中，除点燃法外，可以用气囊（或球）收集起来；
（5）根据增重量即生成的CO₂质量，结合H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑得到分解的草酸的质量，据此计算分解率．

解答 解：（1）用氢气将产生的气体吹入各个吸收装置中，所以装置A的作用：产生氢气先排出装置内的CO₂、后将分解生成的CO₂全部排入F中，因从启普发生器制得的氢气中含有水蒸气，必须除去，装置B的作用是干燥H₂（或除去氢气中混有的水蒸气）；乙二酸为有机物，加热会挥发出少量蒸气，E装置使气化的乙二酸蒸汽冷却为固体，避免干扰实验，
故答案为：产生氢气先排出装置内的CO₂、后将分解生成的CO₂全部排入F中；干燥H₂（或除去氢气中混有的水蒸气）；使气化的乙二酸蒸汽冷却为固体，避免干扰实验；
（2）因该套装置使用的仪器较多，且多处有导管通入液体中，可打开启普发生器的活塞a，产生氢气，通过B、E、F瓶有无气泡产生，可检验其气密性，
故答案为：打开启普发生器的活塞a，观察B、E、F瓶中是否有气泡产生，若有气泡产生，说明不漏气，气密性良好；
（3）因通入H₂的目的是使乙二酸分解产生的气体全部通入D、E、F装置，避免少量分解产生的气体滞留于装置C中．不用装置A、B，则D、E、F装置增加的质量将减小，所得到的分解率减少，
故答案为：减小；  
（4）因最后所得的气体为CO，有毒不能排入大气中，除点燃法外，可以用气囊（或球）收集起来，
故答案为：用气囊（或球）收集起来；
（5）因H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，因F增重1.98g，即生成的CO₂质量为1.98g，可得出分解的H₂C₂O₄为4.05g，故乙二酸的分解率为$\frac{4.05g}{4.5g}$×100%=90%，解题过程中，不能采用D、E装置的增重数据，因部分未分解的乙二酸已在D装置中冷却，也就是说0.95g并不全是生成水的质量，0.40g并不是全部未分解的乙二酸的质量．
故答案为：90%．

点评 本题目是一道性质实验方案的设计题，考查学生物质的性质以及实验方案的设计，要求学生具有分析和解决问题的能力，注意把握实验操作原理，把握题给信息，掌握实验操作方法，题目难度大．