Question

3．某研究小组欲检验草酸晶体样品分解产物，并测定样品中草酸晶体的质量分数（假设杂质不参与反应）．草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O ）的部分理化性质见下表：

熔   点	沸   点	热 稳 定 性	与 碱 反 应
101℃～102℃	150℃～160℃ 升华	100.1℃分解出水，175℃分解成CO2、CO、H2O	与 Ca（OH）2反应产生白色沉淀（CaC2O4）

（1）图1是加热装置．最适宜的加热分解草酸晶体装置是c．

（2）图2是验证热分解产物中含 CO、CO₂的装置．
①装置A的主要作用是除去草酸蒸气，防止对二氧化碳的检验产生干扰．
②气囊的作用是收集未反应的一氧化碳，防止空气污染．
③证明存在CO₂的现象是B装置内的澄清石灰水变浑浊，B中反应的化学方程式CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O．
④证明存在CO的现象是D装置中黑色固体变红．
（3）为测定样品中草酸晶体的质量分数，设计如下方案：称取一定量样品，用上述装置进行实验，称量装置D反应前后的质量差．由此计算出的实验结果比实际值偏低，排除仪器和操作因素，其可能原因：一氧化碳没有全部与氧化铜反应．（写一条即可）
（4）称取17.5g草酸晶体样品配制50.00g溶液，加适量的稀硫酸，然后滴加KMnO₄溶液（含KMnO₄7.9克）恰好反应完全．（已知：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O）
请计算样品中草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O ）的质量分数．（写出计算过程）
[有关物质的相对分子质量：M_r（H₂C₂O₄）=90，Mr（H₂C₂O₄•2H₂O）=126，M_r（KMnO₄）=158]．

Answer 1

分析 （1）根据草酸晶体的熔点较低，受热容易熔化进行解答；
（2）①根据除去草酸蒸气，防止对二氧化碳的检验产生干扰进行解答；
②根据一氧化碳有毒，污染空气解答；
③根据二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊进行解答；
④根据一氧化碳的还原性可以进行相关方面的判断；
（3）一氧化碳部分反应，生成的铜重新被氧化等因素都能够导致计算出的实验结果比实际值偏低；
（4）根据高锰酸钾的质量求出样品中草酸的质量，进而求出晶体的质量以及样品中草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O ）的质量分数即可．

解答 解：（1）草酸的熔点较低，受热容易熔化，用c装置加热草酸时不容易下流，适宜用来加热草酸；
（2）①A的作用是除去草酸蒸气，防止对二氧化碳的检验产生干扰；
②因为一氧化碳有毒，污染空气，气囊的作用是收集未反应的一氧化碳，防止空气污染；
③二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，证明存在CO₂的现象是：澄清的石灰水变浑浊，二氧化碳和石灰水反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；
④证明存在CO的现象是：D中黑色固体变成红色．
（3）一氧化碳部分反应，生成的铜重新被氧化等因素都能够导致计算出的实验结果比实际值偏低；
（4）设草酸晶体的质量为x．
由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，
5H₂C₂O₄•2H₂O→5H₂C₂O₄→2KMnO₄
    630                  316
     x                   7.9g
$\frac{630}{x}=\frac{316}{7.9g}$
x=15.75g
样品中草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O ）的质量分数=$\frac{15.75g}{17.5g}×100%$=90%
答：样品中草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O ）的质量分数为90%．
故答案为：
（1）c；
（2）①除去草酸蒸气，防止对二氧化碳的检验产生干扰；
②收集未反应的一氧化碳，防止空气污染；
③B装置内的澄清石灰水变浑浊；CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O；                  
④D装置中黑色固体变红；
（3）一氧化碳没有全部与氧化铜反应；
（4）90%．

点评 本题涉及化学方程式的书写、实验现象的判断、根据化学方程式进行计算等方面的知识，是典型的综合题．