Question

7．草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水．草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，分解方程式为：H₂C₂O₄$\stackrel{加热}{→}$H₂O+CO₂↑+CO↑．请按要求完成下列实验（可选用下列装置，要求操作简单，现象明显，保证安全）．

（1）通过实验证明草酸晶体的分解产物中含有CO₂，选用的装置有AGDC，证明有CO₂生成的实验现象是D有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊．如果选用装置G其主要作用是冷凝分解产物中的草酸，防止干扰CO₂的检验（不选G不用作答）．
（2）①证明草酸晶体的分解产物中含有CO，要求看到至少两个明显现象，实验中选用的装置的合理连接顺序为A、F、D、B、H、D、C（装置可重复使用）．装置H反应管中盛有的物质是CuO．②能证明草酸晶体的分解产物中含有CO的现象H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊．
（3）已知：碳酸电离常数为：K₁=4.4×l0^-7，K₂=4.7×l0^-11．写出Na₂CO₃溶液中滴加少量草酸溶液的离子方程式2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，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，G装置温度较低，有冷凝作用，防止干扰实验；
（2）①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧化碳，用碱石灰干燥CO，利用CO的还原性将CO氧化，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO；H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生；
②CO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；
（3）由K可知酸性强弱，发生强酸制取弱酸的反应．

解答 解：（1）草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳，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，所以C中观察到的现象是：有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，则证明草酸晶体的分解产物中含有CO₂，选用的装置有AGDC；
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，G装置温度较低，有冷凝作用，防止干扰二氧化碳的检验，
故答案为：AGDC；D有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊；冷凝（水蒸气和草酸），防止草酸进入装置C反应生成沉淀而干扰CO₂的检验；
（2）①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧化碳，用碱石灰干燥CO，利用CO和CuO发生还原反应生成CO₂，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO避免环境污染，所以其连接顺序是A、F、D、B、H、D、C；
H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生，CuO能被CO还原且反应过程中黑色固体变为红色，现象明显，所以H中盛放的物质是CuO，
故答案为：A、F、D、B、H、D、C；CuO；
②CO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，且CO将黑色的CuO还原为红色的Cu，只要H中黑色固体转化为红色且其后的D装置溶液变浑浊就说明含有CO，
故答案为：H中黑色粉末变为红色，其后的D中澄清石灰水变浑浊；
（3）由K可知酸性强弱，则Na₂CO₃溶液中滴加少量草酸溶液的离子方程式为2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-，故答案为：2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-．

点评 本题考查物质制备实验和性质实验方案设计，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，难点是排列实验先后顺序，根据实验目的及物质的性质进行排列顺序，注意要排除其它因素干扰，题目难度较大．