Question

[化学-选修2：化学与技术]
草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产．一种制备草酸（含2个结晶水）的工艺流程如下：
回答下列问题：
（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为

CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa

、

2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑

．
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是

氢氧化钠溶液

，滤渣是

CaC₂O₄

；过滤操作②的滤液是

H₂C₂O₄溶液

和

H₂SO₄溶液

，滤渣是

CaSO₄

．
（3）工艺过程中③和④的目的是

分别循环利用氢氧化钠和硫酸来降低成本，减小污染

．
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸．该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是

Na₂SO₄

．
（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定．称量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至粉红色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反应的离子方程式为

5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O

；列式计算该成品的纯度

94.5%

．

Answer 1

分析：（1）根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式；
（2）氢氧化钙和草酸钠溶液反应生成氢氧化钠和草酸钙，草酸钙难溶于水，草酸钙和稀硫酸反应生成草酸和硫酸钙，硫酸钙是微溶物；
（3）循环利用的物质能降低成本，减少污染；
（4）甲酸钠和硫酸反应生成硫酸钠，硫酸钠是可溶性物质；
（5）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，根据草酸和高锰酸钾之间的关系式计算草酸的物质的量，再根据质量分数公式计算其纯度．

解答：解：（1）根据流程图知，200℃、2MPa条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠，反应方程式为：CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa，加热条件下，甲酸钠脱氢生成草酸钠和氢气，反应方程式为：2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑，
故答案为：CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa，2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）氢氧化钙和草酸钠溶液反应生成氢氧化钠和草酸钙，草酸钙难溶于水，所以过滤操作①的滤液是氢氧化钠溶液，滤渣是CaC₂O₄，草酸钙和稀硫酸反应生成草酸和硫酸钙，硫酸钙是微溶物，该操作过程中，稀硫酸过量，所以过滤操作②的滤液是H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，滤渣是 CaSO₄，
故答案为：NaOH溶液，CaC₂O₄ ，H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，CaSO₄；
（3）氢氧化钠和硫酸都具有腐蚀性，能污染环境，分别循环利用氢氧化钠和硫酸能降低成本，减小污染，
故答案为：分别循环利用氢氧化钠和硫酸能降低成本，减小污染；
（4）甲酸钠和硫酸反应生成硫酸钠，硫酸钠是可溶性物质，存在于溶液中，所以含有的杂质主要是Na₂SO₄
，故答案为：Na₂SO₄；
（5）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，离子反应方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
设草酸的物质的量为xmol，则：
5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5mol         2mol
x           0.0500mol?L^-1×0.015L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol?L^-1×0.015L
解得x=0.001875mol，
故其纯度=

0.001875mol×126g/mol

0.25g

×100%=94.5%，
故答案为：94.5%．

点评：本题考查了化学与技术，明确操作时发生的化学反应、常见的操作名称，难点是计算草酸结晶水合物的纯度，根据方程式进行分析解答，难度中等．