题目内容
【题目】[化学――选修2：化学与技术]草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸（含两个结晶水）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为 、 。
（2）该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是 ，滤渣是 _____；过滤操作②的滤液是 __和 ，滤渣是________ 。
（3）工艺过程中③和④的目的是 。
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是 。
（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。称量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol/L的酸性KMnO4溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，反应的离子方程式为 ；列式计算该成品的纯度 。
【答案】（1）CO＋NaOH
HCOONa；2HCOONa
Na2C2O4 + H2↑
（2）NaOH溶液；CaC2O4；H2C2O4溶液；H2SO4溶液；CaSO4 （5分）
（3）分别循环利用氢氧化钠溶液和硫酸（降低成本），减小污染。（1分） （4）Na2SO4 （1分）
（5）5C2O42－+2MnO4－+16H+＝2Mn2++8H2O+10CO2↑（2分） 94.5% （2分）
【解析】
试题分析：（1）根据工艺流程图可知：CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠方程式为CO＋NaOH
HCOONa；甲酸钠加热脱氢的同时还有草酸钠生成，因此反应的化学反应方程式为2HCOONaNa2C2O4 + H2↑。
（2）根据反应原理和溶解性以及示意图可知，过滤操作①的滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC2O4；过滤操作②的滤液是H2C2O4溶液和H2SO4溶液，滤渣是CaSO4。
（3）根据工艺过程可知，工艺③可以循环利用氢氧化钠，工艺④可以循环利用硫酸，既提高了原料的利用率，又降低了成本，减小污染。
（4）甲酸钠脱氢后的产物为草酸钠，直接用硫酸酸化，生成草酸和硫酸钠，其中含有的杂质主要是Na2SO4。
（5）在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式5C2O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H+ = 2Mn2+ + 8H2O + 10CO2↑。根据方程式可得关系式：
5H2C2O4·2H2O ~ 2KMnO4
5 2
n 0.05mol/L×15.0×10-3L
解得n（H2C2O4·2H2O）=1.875×10-3mol
则m（H2C2O4·2H2O）=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g
所以成品的纯度ω=
×100%=94.5%。
【题目】超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO + 2CO
2CO2 + N2。为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：
时间/s | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
c(NO)/mol·L-1 | 1.00×10-3 | 4.50×10-4 | 2.50×10-4 | 1.50×10-4 | 1.00×10-4 | 1.00×10-4 |
c(CO)/mol·L-1 | 3.60×10-3 | 3.05×10-3 | 2.85×10-3 | 2.75×10-3 | 2.70×10-3 | 2.70×10-3 |
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响):
（1） 前3s的平均反应速率v(N2)＝_____________。(答案保留2位小数)
（2） 计算4s时CO的转化率α ＝ 。
（3） 下列措施能提高NO和CO转变成CO2和N2的反应速率的是( )
A.选用更有效的催化剂 B.升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D.缩小容器的体积
（4） 研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号 | T/℃ | NO初始浓度/mol·L-1 | CO初始浓度/ mol·L-1 | 催化剂的比表面积/m2·g-1 |
Ⅰ | 280 | 1.20×10-3 | 5.80×10-3 | 82 |
Ⅱ | 124 | |||
Ⅲ | 350 | 124 |
①请在上表格中填入剩余的实验条件数据。
②请在给出的坐标图中，画出上表中的Ⅰ、Ⅱ两个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线是实验编号。
