Question

9．草酸是一种酸，草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）易溶于水，熔点较低，加热会熔化、气化和分解．草酸（H₂C₂O₄）与氢氧化钙的反应：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O．
【分析讨论】
（1）草酸的水溶液的pH＜7（填“＞”、“=”、“＜”）
（2）实验室可用加热草酸晶体分解的方法获得CO
①先加热草酸晶体生成CO、CO₂和H₂O，其化学方程式是H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑；
②再将生成的混合气体通过NaOH溶液吸收CO₂，其化学方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
③最后用图1装置收集CO，气体应从b 端进入（选填“a”或“b”）．

【实验反思】
（3）甲认为图2中试管口应略向下倾斜，老师、同学讨论后一致认为装置是正确的，理由是防止草酸加热熔化将导管堵塞．
（4）实验中观察到澄清石灰水变浑浊，乙认为一定是由草酸晶体受热分解产生的CO₂所导致，丙认为乙的结论不严密，理由是草酸加热气化产生草酸（H₂C₂O₄）蒸气与氢氧化钙反应生成CaC₂O₄沉淀．
【生活链接】菠菜营养丰富，但菠菜豆腐同食，易得结石（主要成分：草酸钙晶体），小组同学对草酸钙晶体的性质及组成产生了兴趣．
【性质探究】按图3装置将草酸钙晶体（CaC₂O₄•xH₂O）样品高温加热，使其完全分解并检验产生的气体．
【问题讨论】
（5）B中观察到硫酸铜粉末变蓝现象，说明反应生成了水；
（6）C、G中澄清石灰水均变浑浊，说明反应还生成CO和CO₂气体．
（7）反应开始前通入氮气的目的是排尽装置内的空气或除去装置中的水、二氧化碳和氧气．
【组成确定】
（8）利用热分析仪对草酸钙晶体（CaC₂O₄•xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量-分解温度的关系如图4．
①温度为200℃左右时，晶体全部失去结晶水，晶体中结晶水的质量为1.8g．
②计算CaC₂O₄•xH₂O中的x（CaC₂O₄的相对分子质量：128），x=1．
③800℃以上时，经检验残留固体为氧化物，图中m的值是5.6g．
④写出固体质量由12.8g变为10.0g时的化学方程式CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO↑+CaCO₃．

Answer 1

分析 【分析讨论】（1）根据草酸（H₂C₂O₄）与氢氧化钙的反应：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O，推测其酸碱性；
（2）根据“加热草酸晶体生成CO、CO₂和H₂O”，找出反应物、生成物，书写化学方程式；考虑用图1装置排水法收集CO的方法“短管进，长管出”．
【实验反思】（3）试管口应略向下倾斜，应考虑 防止草酸加热融化将导管堵塞．
（4）分析此问，考虑草酸加热气化产生草酸（H₂C₂O₄）蒸气与氢氧化钙会反应生成CaC₂O₄沉淀；
【问题讨论】（5）考虑将草酸钙晶体（CaC₂O₄•xH₂O）样品高温加热，生成水；
（6）考虑C、G中澄清石灰水均变浑浊的原因；
（7）反应开始前通入氮气的目的，考虑排除干．
【组成确定】
（8）根据图4进行分析：①温度为200℃左右时，晶体全部失去结晶水，由图中数据可计算．
②因为CaC₂O₄的相对分子质量：128，根据图象可知0～200℃是晶体失去结晶水的过程，根据关系式CaC₂O₄•xH₂O～CaC₂O₄，进行计算．
③800℃以上时，经检验残留固体为氧化物氧化钙，根据化学方程式，进行计算．
④400℃时草酸钙分解，其质量由12.8g变为10.0g，生成碳酸钙和CO固体，根据反应物、生成物，进行书写化学方程式．

解答 解：【分析讨论】
（1）根据草酸（H₂C₂O₄）与氢氧化钙的反应：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O，推测草酸的水溶液的pH＜7；
（2）①根据“加热草酸晶体生成CO、CO₂和H₂O”，故其化学方程式是H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑；
②NaOH溶液吸收CO₂的化学方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
③用图1装置排水法收集CO，气体应从b端进入．
【实验反思】
（3）甲认为图2中试管口应略向下倾斜，应考虑防止草酸加热熔化将导管堵塞．
（4）实验中观察到澄清石灰水变浑浊，乙认为一定是由草酸晶体受热分解产生的CO₂所导致，丙认为乙的结论不严密，理由是草酸加热气化产生草酸（H₂C₂O₄）蒸气与氢氧化钙反应生成CaC₂O₄沉淀．
【问题讨论】
（5）将草酸钙晶体（CaC₂O₄•xH₂O）样品高温加热，B中观察到硫酸铜粉末变蓝现象，说明反应生成了水；
（6）C中澄清石灰水均变浑浊，说明反应还生成CO₂气体；G中澄清石灰水均变浑浊，说明反应还生成CO气体，因为一氧化碳与氧化铜反应会生成二氧化碳．
（7）反应开始前通入氮气的目的是排尽装置内的空气或除去装置中的水、二氧化碳和氧气．
【组成确定】
（8）利用热分析仪对草酸钙晶体（CaC₂O₄•xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量-分解温度的关系如图4．
①温度为200℃左右时，晶体全部失去结晶水，晶体中结晶水的质量为14.6g-12.8g=1.8g．
②因为CaC₂O₄的相对分子质量：128，根据图象可知0～200℃是晶体失去结晶水的过程，14.6克CaC₂O₄•xH₂O失去水后生成12.8克CaC₂O₄，根据
CaC₂O₄•xH₂O～CaC₂O₄，
128+18x     128
14.6g       12.8g
则$\frac{128+18x}{128}=\frac{14.6g}{12.8g}$，解得x═1．
③800℃以上时，经检验残留固体为氧化物，设生成氧化钙的质量为x．
CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+CO↑+CO₂↑．
128      56
12.8g     x
$\frac{128}{56}=\frac{12.8g}{x}$，解得x=5.6个，即图中m的值是5.6g．
④400℃时草酸钙分解，其质量由12.8g变为10.0g，生成碳酸钙和CO固体，故其反应的化学方程式是：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．
故答案为：
【分析讨论】（1）＜
（2）①H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑（反应物写H₂C₂O₄，方程式正确也给分）
②2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；③b
【实验反思】（3）防止草酸加热熔化将导管堵塞；
（4）草酸加热气化产生草酸（H₂C₂O₄）蒸气与氢氧化钙反应生成CaC₂O₄沉淀；
【性质探究】（5）硫酸铜粉末变蓝；（6）CO；CO₂；
（7）排尽装置内的空气或除去装置中的水、二氧化碳和氧气（学生答除去装置内的水和二氧化碳给分）
【组成确定】（8）①1.8  ②1  ③5.6g  ④CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$CO↑+CaCO₃

点评 本题通过实验的方式探究了菠菜不能与豆腐同食的原因，考查了学生应用化学知识解决生活中实际问题的能力，解答时一要熟悉常见物质的检验、鉴定方法，二要挖掘题目信息并灵活应用，仔细分析和解决问题．