Question

14．乙二酸通常以二水合物的形式存在（H₂C₂O₄•2H₂0），俗称草酸晶体．已知草酸晶体在101℃时熔化并开始升华，157℃时大量升华，继续升温会发生分解反应．

（1）下列关于乙二酸的叙述正确的是①②③．（填序号）
①能和乙二醇发生酯化反应
②其溶液能使蓝色石蕊试纸变红
③能和碳酸钠溶液反应生成气体
（2）欲检验草酸晶体受热分解的产物中是否有 CO₂，
设计实验如图1：
图2A装置最好应该选择下列装置图3中的b（填序号）
②简述检验整套装置气密性的操作方法：装置气密性检验，先密闭装置，最后的导气管插入水中，微热后，有气泡冒出，冷却后导气管会有水柱上升，证明装置气密性完好．
③若无如图2B装置，当c装置中出现浑浊不能（填“能”或“不能”）证明草酸分解生成了CO₂，
理由是_草酸和氢氧化钙也反应生成草酸钙白色沉淀．
（3）若上述装置C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，导气管与D装置中的a相连，通过测定C中生成沉淀的质量，装置D中硬质玻璃管减少的质量，即可确定草酸分解的化学方程式H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑．
①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水的原因是_Ba（OH）₂ 溶解度大于氢氧化钙可充分吸收二氧化碳，碳酸钡摩尔质量大于碳酸钙，测量误差小．
②当A装置试管中只有较少晶体时停止加热，利用余热使晶体 升华、分解，此时需要缓缓通入N₂，通入N₂ 的目的是使草酸分解生成的气体全部钡装置CD全部吸收．
③若取草酸晶体的质量为15.0g，C中沉淀的质量为19.7g，装置如图2D中硬质玻璃管减少的质量为1.6g，则草酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑．

Answer 1

分析 （1）乙二酸分子中含有羧基，有酸性能发生酯化反应、能被高锰酸钾氧化；
（2）①由于试管口向下倾斜，草酸晶体熔点较低，加热到182℃便开始熔化，因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验，能避免熔融的草酸流进导管而影响后续实验；
②装置气密性检验，先密闭装置，最后的导气管插入水中，微热后，有气泡冒出，冷却后导气管会有水柱上升，证明装置气密性完好；
③草酸晶体在101℃时熔化并开始升华，157℃时大量升华，草酸和氢氧化钙也反应生成草酸钙白色沉淀分析；
（3）①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水，氢氧化钡溶解度大于氢氧化钙，利用的是氢氧化钡吸收二氧化碳充分，碳酸钡摩尔质量大于碳酸钙，测得误差小；
②缓缓通入N₂，把生成的气体全部赶入CD中全部吸收，减少测得误差；
③若取草酸晶体的质量为15.0g，C中沉淀的质量为19.7g，为碳酸钡沉淀，计算得到二氧化碳中碳元素物质的量，装置D中硬质玻璃管减少的质量为1.6g，说明生成了一氧化碳，依据反应定量关系计算一氧化碳物质的量，依据碳元素守恒得到草酸晶体中草酸质量，得到含有结晶水的质量，依据原子守恒计算书写化学方程式；

解答 解：（1）乙二酸分子中含有羧基，具有酸性，且酸性比碳酸强，能使蓝色石蕊试液变红，能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳；能与乙二醇发生发生酯化反应，所以三个选项都正确，
故答案为：①②③；
（2）①由于试管口向下倾斜，草酸晶体熔点较低，加热到182℃便开始熔化，因此实验中会出现熔融的草酸流进导管而影响后续实验，能避免熔融的草酸流进导管而影响后续实验，装置最好应该选择下列装置中的b，
故答案为：b；
②装置气密性检验，先密闭装置，最后的导气管插入水中，微热后，有气泡冒出，冷却后导气管会有水柱上升，证明装置气密性完好，如图连接好装置，关闭装置A的活塞，将C装置中的导管没入水中，微热A装置的试管，看到导气管口处有气泡冒出，撤火后观察到导气管中有一段水柱上升，则说明装置气密性完好，
故答案为：装置气密性检验，先密闭装置，最后的导气管插入水中，微热后，有气泡冒出，冷却后导气管会有水柱上升，证明装置气密性完好；
③草酸晶体在101℃时熔化并开始升华，157℃时大量升华，草酸和氢氧化钙也反应生成草酸钙白色沉淀分析，若无B装置，当c装置中出现浑浊，不能说明草酸分解生成了CO₂，
故答案为：不能；草酸和氢氧化钙也反应生成草酸钙白色沉淀；
（3）①C中盛放Ba（OH）₂ 溶液，而不使用澄清石灰水，氢氧化钡溶解度大于氢氧化钙，利用的是氢氧化钡吸收二氧化碳充分，碳酸钡摩尔质量大于碳酸钙，测得误差小，
故答案为：Ba（OH）₂ 溶解度大于氢氧化钙可充分吸收二氧化碳，碳酸钡摩尔质量大于碳酸钙，测量误差小；
②缓缓通入N₂，把生成的气体全部赶入CD中全部吸收，减少测得误差，
故答案为：使草酸分解生成的气体全部钡装置CD全部吸收；
③若取草酸晶体的质量为15.0g，C中沉淀的质量为19.7g，为碳酸钡沉淀物质的量=$\frac{19.7g}{197g/mol}$=0.1mol，计算得到二氧化碳中碳元素物质的量为0.1mol，装置D中硬质玻璃管减少的质量为1.6g，减少的是氧元素质量，物质的量=$\frac{1.6g}{16g/mol}$=0.1mol，依据反应定量关系计算一氧化碳物质的量，说生成了一氧化碳为0.1mol，依据碳元素守恒得到草酸晶体中草酸质量=（0.1mol+0.1mol）×$\frac{1}{2}$×90g/mol=9g，得到含有结晶水的质量=15g-9g=6g，水的物质的量=$\frac{6g}{18g/mol}$=$\frac{1}{3}$mol，n（CO2）：n（CO）：n（H2O）=0.1：0.1：$\frac{1}{3}$≈1：1：3，依据原子守恒计算书写化学方程式：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑，
故答案为：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+3H₂O+CO↑．

点评 本题通过探讨乙二酸的性质，考查了物质性质实验方案的设计，题目难度较大，正确理解题干信息明确反应原理为解答关键，计算过程稍复杂，可以假设出草酸氢铵的物质的量，然后根据反应原理计算，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力，题目难度中等．