题目内容
【题目】草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.4×10-2,K2=5.4×10-5。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,受热脱水、升华,170℃以上分解。回答下列问题:
(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是_________,由此可知草酸晶体分解的产物中有_______。装置B的主要作用是________。
(2)乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。
①乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、______。装置H反应管中盛有的物质是_______。
②能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是_______。
(3)设计实验证明:
①草酸的酸性比碳酸的强______。
②草酸为二元酸______。
【答案】(1)有气泡逸出,澄清石灰水变浑浊;CO2;冷凝(水蒸气、草酸等),避免草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验。
(2) ①F、D、G、H、D、I; CuO(氧化铜);
②H中的粉末有黑色变为红色,其后的D中的石灰水变浑浊;
(3) ① 向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生。
②用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量是草酸的两倍
【解析】首先通读这道题,合理猜测H2C2O4·2H2O的分解产物为CO2、CO、H2O三种,然后用氧化还原反应的有关知识(化合价升降)来验证猜想。知道了反应产物,后续试验就可以顺利展开了。
(1)问考常规,澄清石灰水变浑浊,说明有CO2产生,考虑到还有CO,因此有必要强调一下“气泡”;中间的装置(一般叫冷阱)主要是冷凝分解产物中的水,水是产物之一,必须有装置证明其存在。同时草酸也可能升华,所以该装置还有一个作用就是除去草酸蒸气,避免其进入装置C中,由题意知草酸和石灰水会产生草酸钙沉淀,会干扰CO2的检验。
(2) 问考查实验原理和物质性质综合应用能力。由装置A、B出来的气体含有CO2、CO,容易想到用灼热氧化铜来氧化CO,进而检验其产物CO2。但要注意到原产物中有CO2,故要设计除去CO2和验证CO2除尽的环节。最终确认连接顺序F(除CO2)、D(验证CO2被除尽)、G(干燥,这是气体进入加热装置的常规要求)、H(氧化CO)、D(验证H中生成的CO2来证明CO的存在)、I(尾气处理);H中要装CuO(氧化铜);
(3)问考查实验设计能力,证明“草酸的酸性比碳酸强”这个命题很常规。设计一个常量浓度的溶液混合,产生气泡即可。题中不给试剂浓度的话,浓度大小可不强调。碳酸盐也可以是Na2CO3,但最好不用CaCO3(题目开始部分又暗示CaC2O4难溶)。
证明“草酸是二元酸”这个难一点,要用到中和滴定。用一元强碱NaOH中和,根据酸碱完全反应时的物质的量之比来作判断,这是草酸是二元酸的最可靠的证据。
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