Question

18．草酸是一种重要的化工原料，广泛用于药物生产、高分子合成等工业．某学习小组的同学拟以甘蔗渣为原料用水解-氧化-水解循环进行制取草酸．查阅资料得知：
①易溶于乙醇和水，微溶于乙醚（易挥发），难溶于苯和四氯化碳．
②草酸具有很强的还原性

请跟据以上信息回答下列问题：
（1）氧化-水解过程是在上图1的装置中进行的，指出装置A的名称三颈烧瓶．
（2）氧化-水解过程中，在硝酸用量、反应的时间等条件均相同的情况下，改变反应温度以考察反应温度对草酸产率的影响，结果如图2所示，请选择最佳的反应温度为70℃，实验中若混酸滴加过快或温度过高，将导致草酸产率下降，其原因是草酸易被浓硫酸或硝酸氧化．
（3）得到粗产品后，洗涤时选择乙醚 作洗涤剂，理由是易挥发，无残留．
（4）为了确定产品中H₂C₂O₄•2H₂O（M=126g/mol）的纯度，称取10.0g草酸样品，配成250mL溶液，每次实验时准确量取25.00mL草酸溶液，加入适量的稀硫酸，用0.1mol/LKMnO₄标准溶液滴定．平行滴定三次，重复滴定三次，每次消耗KMnO₄标准溶液的体积如表所示

	第一次	第二次	第三次
体积（mL）	16.10mL	16.60mL	15.90mL

①写出滴定过程中的离子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
②在草酸纯度测定的实验过程中，下列说法正确的是：CD．
A．配制标准液时，若KMnO₄不纯（杂质不与待测液反应），会使实验误差偏低
B．润洗滴定管时，应从滴定管上口加满所需的酸或碱液，使滴定管内壁充分润洗
C．滴定时，眼睛注视锥形瓶，观察溶液颜色变化
D．滴定终点读取滴定管刻度时，仰视标准液液面，会使实验误差偏高
③判断滴定已经达到终点的方法是：锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色．
④草酸晶体的纯度为50.4%．

Answer 1

分析 （1）由仪器结构特征，可知仪器A为三颈烧瓶；
（2）根据草酸的回收率最高时判断最佳反应温度；浓硫酸、硝酸具有强氧化性，可以氧化草酸；
（3）草酸易溶于乙醇和水，微溶于乙醚，且乙醚易挥发，用乙醚洗涤；
（4）①酸性条件下高锰酸钾将草酸氧化为二氧化碳，自身被还原为锰离子；
②A．配制标准液时，若KMnO₄不纯（杂质不与待测液反应），消耗高锰酸钾溶液体积偏大；
B．润洗滴定管时，不需要加满所需的酸或碱液，导致药品的浪费；
C．滴定时，眼睛注视锥形瓶，观察溶液颜色变化，判断反应终点；
D．滴定终点读取滴定管刻度时，仰视标准液液面，会使消耗高锰酸钾溶液的体积读数偏大；
③由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，草酸反应完毕，滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红，反应到达终点；
④第2次数据与其它两次相差较大，应舍弃，其它两次平均值为消耗酸性高锰酸钾溶液体积，根据n=cV计算反应中消耗高锰酸钾的物质的量，根据方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算25mL草酸的物质的量，再计算原样品中草酸的物质的量，进而计算草酸晶体的纯度．

解答 解：（1）由仪器结构特征，可知仪器A为三颈烧瓶，
故答案为：三颈烧瓶；
（2）根据图3可知，在温度为70℃时，草酸的收率最高，所以选择的最佳反应温度是70℃，
浓硫酸、硝酸具有强氧化性，可以氧化草酸，混酸滴加过快或温度过高，将导致草酸产率下降，
故答案为：70℃；草酸易被浓硫酸或硝酸氧化；
（3）草酸易溶于乙醇和水，微溶于乙醚，且乙醚易挥发，用乙醚洗涤，
故答案为：乙醚；易挥发，无残留；
（4）①酸性条件下高锰酸钾将草酸氧化为二氧化碳，自身被还原为锰离子，反应离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
根据草酸溶液的酸碱性及量取溶液的精确度选用相应的仪器；
②A．配制标准液时，若KMnO₄不纯（杂质不与待测液反应），消耗高锰酸钾溶液体积偏大，使实验误差偏偏高，故A错误；
B．润洗滴定管时，不需要加满所需的酸或碱液，导致药品的浪费，故B错误；
C．滴定时，眼睛注视锥形瓶，观察溶液颜色变化，判断反应终点，故C正确；
D．滴定终点读取滴定管刻度时，仰视标准液液面，会使消耗高锰酸钾溶液的体积读数偏大，会使实验误差偏高，故D正确．
故选：CD；
③由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以滴定终点的判断依据是：向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色，
故答案为：向锥形瓶中滴入最后一滴高锰酸钾标准液，锥形瓶中溶液变成浅红色且半分钟后不变色；
④第2次数据与其它两次相差较大，应舍弃，消耗酸性高锰酸钾溶液体积为$\frac{（16.10+15.90）mL}{2}$=16.00mL，反应中消耗高锰酸钾的物质的量是0.016L×0.1mol/L=0.0016mol，根据方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，可知25mL溶液中草酸的物质的量是0.0016mol×$\frac{5}{2}$=0.004mol，因此原样品中草酸的物质的量是0.004mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.04mol，则质量=0.04mol×126g/mol=5.04g，所以草酸的纯度是$\frac{5.04g}{10.0g}$×100%=50.4%．
故答案为：50.4%．

点评 本题考查有机物制备实验方案设计，涉及化学仪器、对装置的分析评价、实验条件的选择控制、物质含量的测定、氧化还原反应滴定等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．