题目内容
【题目】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)的工艺流程如右:
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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:__________________、_______________。
(2)该制备工艺中有两次过滤操作,过滤操作①的滤液是___________,滤渣是________;过滤操作②的滤液是____________和____________,滤渣是_______。
(3)工艺过程中③和④的目的是______________。
(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____________________。
(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0.250 g溶于水,用0.0500 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定,至浅粉红色不消褪,消耗KMnO4溶液15.00 mL,反应的离子方程式为__________________;
列式计算该成品的纯度____________________________。
【答案】CO+NaOH
HCOONa 2HCOONa
Na2C2O4+H2↑ NaOH溶液 CaC2O4 H2C2O4溶液 H2SO4溶液 CaSO4 分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本),减小污染 Na2SO4 5C2O42-+2MnO4-+16H+==2Mn2++8H2O+10CO2↑
【解析】
根据流程图知,一定条件下,一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠,反应方程式为:CO+NaOH
HCOONa,加热条件下,甲酸钠脱氢生成草酸钠,由原子守恒可知有氢气生成,反应方程式为2HCOONa
Na2C2O4+H2↑。草酸钠与氢氧化钙反应得到草酸钙与氢氧化钠,滤液是NaOH溶液,浓缩后循环利用,固体为Ca C2O4,草酸钙与硫酸反应得到硫酸钙与草酸钠,则滤渣为CaSO4,滤液B为草酸钠溶液,再经过结晶、干燥得到草酸钠晶体,母液中含有硫酸和草酸,可循环利用。
(1)根据工艺流程图可知:CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠方程式为CO+NaOH
HCOONa;甲酸钠加热脱氢的同时还有草酸钠生成,因此反应的化学反应方程式为2HCOONa
Na2C2O4+H2↑。
(2)根据反应原理和溶解性以及示意图可知,过滤操作①的滤液是NaOH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)根据工艺过程可知,工艺③可以循环利用氢氧化钠,工艺④可以循环利用硫酸,既提高了原料的利用率,又降低了成本,减小污染。
(4)甲酸钠脱氢后的产物为草酸钠,直接用硫酸酸化,生成草酸和硫酸钠,其中含有的杂质主要是Na2SO4。
(5)在测定过程中,高锰酸钾为氧化剂,草酸为还原剂,反应的离子方程式5C2O42- + 2MnO4- + 16H+= 2Mn2++ 8H2O + 10CO2↑。根据方程式可得关系式:
5H2C2O4·2H2O ~ 2KMnO4
5 2
n 0.05mol/L×15.0×10-3L
解得n(H2C2O4·2H2O)=1.875×10-3mol
则m(H2C2O4·2H2O)=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g
所以成品的纯度ω=
×100%=94.5%。