Question

（15分）淀粉水解的产物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制备草酸，装置如图所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：

实验过程如下：

① 将1∶1的淀粉水乳液与少许硫酸(98%)加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30 min，然后逐渐将温度降至60℃左右；

② 将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；

③ 控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO₃与98%H₂SO₄的质量比为2：1.5）溶液；

④ 反应3h左右，冷却，减压过滤后再重结晶得草酸晶体。

      硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：

C₆H₁₂O₆＋12HNO₃→3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O

C₆H₁₂O₆­＋8HNO₃→6CO₂＋8NO↑＋10H₂O     

3H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂＋2NO↑＋4H₂O

请回答下列问题：

（1）实验①加入98%硫酸少许的目的是：                      。

（2）冷凝水的进口是    （填a或b）；实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是                                            。

（3）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为                 。

（4）草酸重结晶的减压过滤操作中，除烧杯、玻璃棒外，还必须使用属于硅酸盐材料的仪器有                                       。

（5）当尾气中n(NO₂):n(NO)＝1：1时，过量的NaOH溶液能将NO_x全部吸收，发生的化学反应为：NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O，若用含硫酸的母液来吸收氮氧化物，其优点是                   、缺点是                     。

（6）将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸。用KMnO₄标准溶液滴定，该反应的离子方程式为：2MnO₄^- + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O

称取该样品0.12 g，加适量水完全溶解，然后用0.020 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时溶液颜色由     变为      。滴定前后滴定管中的液面读数如图所示，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为              。

 

Answer 1

(1) 加快淀粉水解的速度（或起到催化剂的作用）

(2) a    温度过高 、硝酸浓度过大，导致H₂C₂O₄进一步被氧化

(3) 碘水或KI-I₂ 溶液

(4)布氏漏斗、吸滤瓶 （安全瓶、抽气泵不作为主要仪器）

(5) 优点：提高HNO₃利用率(或循环使用氮氧化物)  缺点：NO_x（或氮氧化物）吸收不完全

⑹无色  紫红色（或淡紫色）      84.0%

解析:（1）淀粉水解需要用浓硫酸作催化剂加快其水解速度。

（2）由于冷凝管是竖直放置的，由此从a进水冷凝效果最好。硝酸属于氧化性酸，浓度过大会进一步氧化草酸，导致产率降低。

（3）因为碘遇淀粉显蓝色，所以验证淀粉完全水解的方法是加入碘水，溶液不显蓝色。

（4）减压过滤时需要用的布氏漏斗、吸滤瓶。

（5）用含硫酸的母液来吸收氮氧化物，会生成硝酸而重复使用，但也会造成吸收不充分，造成环境污染。

（6）由方程式可知当反应恰好完成时，如果再滴入酸性高锰酸钾溶液，则溶液颜色将由无色变成红棕色。滴定前的读数是2.50ml，滴定后的读数是18.50ml，即消耗酸性高锰酸钾溶液的体积16.00ml，物质的量是3.2×10^－4mol，因此草酸的物质的量是8.0×10^－4mol，所以样品中二水合草酸的质量分数为