Question

8．草酸晶体（H₂C₂O₄•xH₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热易脱水、升华，170℃以上分解，草酸钙难溶于水．某研究性小组按照下图装置，检验草酸晶体的分解产物中含有CO、CO₂．已知C、E、H中盛装澄清石灰水，D中盛装浓NaOH溶液，G中盛有CuO．

（1）装置B的主要作用是冷凝草酸气体，防止草酸进入装置C反应生成沉淀而干扰CO₂的检验．
（2）装置C中反应的离子方程式为Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O．
（3）装置D的作用是吸收CO₂气体，防止干扰CO气体的检验．
（4）装置F所盛的药品是碱石灰或无水氯化钙．
（5）能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是G中黑色粉末变为红色，其后的H中澄清石灰水变浑浊．
（6）H后连接的尾气处理装置为Ⅰ．（从“Ⅰ”“Ⅱ”中选择）
（7）为测定草酸晶体分子式（H₂C₂O₄•xH₂O） 中x的值，现做如下实验．
①称取6.3g草酸晶体，将其配置成100.0mL水溶液为待测溶液；
②取25.0mL待测溶液放入锥形瓶中，再加人适量的稀硫酸；
③用浓度为0.4mol/L的KmnO₄标准溶液进行滴定，达到滴定终点时，用去12.50mL KMnO₄溶液．
回答下列问题．
写出H₂C₂O₄和酸性KMnO₄溶液反应的化学方程式5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；经计算x=2．
（8）依据以上实验，写出草酸晶体（H₂C₂O₄•xH₂O）受热分解的化学方程式H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．

Answer 1

分析 检验草酸晶体的分解产物中含有CO、CO₂．草酸晶体170℃以上分解，A装置：草酸晶体受热分解，草酸晶体熔点为101℃，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳而使澄清石灰水变浑浊；草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水，B装置：有冷凝作用，防止干扰实验；C装置：用澄清石灰水检验二氧化碳，D装置：用浓氢氧化钠除去二氧化碳，E装置：用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽，F装置：用碱石灰干燥CO，G装置：利用CuO的氧化性将CO氧化，H装置：再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO．
（1）草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水，B装置温度较低，有冷凝作用，防止干扰实验；
（2）装置C中二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊，据此书写离子方程式；
（3）草酸晶体分解时有CO₂气体生成，因此探究分解过程中有无CO生成时，首先要排除CO₂的干扰，再利用CO的还原性来及氧化产物来验证，装置D吸收CO₂气体，防止干扰CO气体的检验；
（4）F装置：用碱石灰或无水氯化钙干燥CO；
（5）CO具有还原性，其氧化产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，利用CuO的氧化性将CO氧化，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，通过检验二氧化碳检验一氧化碳的存在，草酸晶体分解时有CO₂气体生成，需排除二氧化碳的干扰；
（6）Ⅰ、Ⅱ排水法收集的区别为Ⅰ是导管伸入到集气瓶底部，Ⅱ是导管伸入到集气瓶口；
（7）H₂C₂O₄与KMnO₄酸性溶液发生氧化还原反应，草酸被氧化生成二氧化碳和水，高锰酸钾被还原为锰离子；根据化学方程式2MnO₂^-+5H₂C₂O₄ +6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 及各物质之间的关系H₂C₂O₄•xH₂O～H₂C₂O₄ ～xH₂O进行计算；
（8）依据以上实验，草酸晶体的受热分解生成CO、CO₂、水，据此书写方程式．

解答 解：（1）草酸晶体170℃以上分解，A装置：草酸晶体受热分解，草酸晶体熔点为101℃，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳而使澄清石灰水变浑浊；草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水，草酸易挥发，导致生成的气体中含有草酸，草酸和氢氧化钙反应生成难溶性的草酸钙而干扰二氧化碳的检验，B装置：有冷凝作用，防止干扰二氧化碳的检验，
故答案为：冷凝草酸气体，防止草酸进入装置C反应生成沉淀而干扰CO₂的检验；
（2）装置C中氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙和水，反应的化学方程式为：CO₂+Ca（OH）₂═CaCO₃↓+H₂O，离子方程式为：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
故答案为：Ca²⁺+2OH^-+CO₂=CaCO₃↓+H₂O；
（3）CO具有还原性，其氧化产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，G装置：利用CuO的氧化性将CO氧化，H装置：再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，通过检验二氧化碳检验一氧化碳的存在，所以C装置：用澄清石灰水检验二氧化碳，D装置：用浓氢氧化钠除去二氧化碳，E装置：用澄清石灰水检验二氧化碳是否除尽，防止干扰CO气体的检验，
故答案为：吸收CO₂气体，防止干扰CO气体的检验；
（4）F装置仪器为球形干燥管，干燥CO可选择碱石灰或无水氯化钙，
故答案为：碱石灰或无水氯化钙；
（5）若反应产物中有CO，通过排除CO₂的干扰后，经过上述实验操作可观察到通G前的E装置不变浑浊证明无CO₂，G中黑色粉末变为红色证明有还原性气体，G后面的H装置中澄清石灰水变浑浊证明有CO₂生成，
故答案为：G中黑色粉末变为红色，其后的H中澄清石灰水变浑浊；
（6）Ⅰ、Ⅱ排水法收集的区别为Ⅰ是导管伸入到集气瓶底部，收集的气体不纯，Ⅱ是导管伸入到集气瓶口，收集的气体纯净，所以选择I，
故答案为：Ⅰ；
（7）H₂C₂O₄与KMnO₄酸性溶液发生氧化还原反应，草酸被氧化生成二氧化碳和水，高锰酸钾被还原为锰离子，化学方程式：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
25.0mL待测溶液中由5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
                              5mol         2mol
                               n            0.4mol/L×12.50mL

解得：n=1.25×10^-2mol，100.0mL水溶液n（H₂C₂O₄）=5×10^-2mol，6.3g草酸晶体中草酸的质量为5×10^-2mol×90g/mol=4.5g，结晶水的质量为6.3g-4.5g=1.8g，n（H₂O）=0.1mol，H₂C₂O₄•xH₂O～H₂C₂O₄ ～xH₂O   n（H₂C₂O₄）：n（H₂O）=5×10^-2mol：0.1mol=1：x，解得x=2，
故答案为：5H₂C₂O₄+2KMnO₄+3H₂SO₄=10CO₂↑+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；2；
（8）依据以上实验，草酸晶体的受热分解生成CO、CO₂、水，方程式为：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．

点评 本题考查草酸晶体分解以及产物性质实验，为高频考点，侧重考查学生知识综合应用、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，难点是根据实验目的及物质的性质分析各装置的作用，注意要排除其它因素干扰，题目难度中等．