Question

3．某研究性学习小组的同学通过查阅资料得到如下信息：草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，受热脱水、升华，易溶于水，170℃以上分解可得到CO、CO₂、H₂O、CuC₂O₄难溶于水．他们欲利用如图装置验证上述产物（加热仪器、夹持仪器省略）．

（1）加热草酸晶体使其分解的装置是I（或III）（从I、II、III中选取），验证其分解产物的装置依次是D→F→A→B→C→E或D→F→A→B→A→C→E→a→尾气处理装置（用装置字母作答，装置可重复使用）．
（2）D中试剂是无水CuSO₄，证明有CO生成的现象是E中固体由黑色变成红色，E右侧的澄清石灰水变浑浊．
（3）实验中有两处需要加热，加热的顺序是，写出一种处理尾气的方法：用排水法收集尾气或将尾气燃烧掉．
（4）若上述实验均产生了预期的现象，写出草酸分解的化学方程式：测量Na₂C₂O₄溶液的pH，pH＞7或向等物质的量浓度的盐酸和草酸溶液中各滴入2滴心蕊试液，草酸溶溶中红色浅一些．
（5）设计一种方案证明草酸是弱酸．

Answer 1

分析 （1）根据草酸受热易融化分析；验证草酸分解产物，先检验生成的水，通过干燥管D，草酸易升华，通过E装置冷凝，防止干扰后续的检验，再通过澄清的石灰水检验生成的二氧化碳气体，为防止二氧化碳对一氧化碳的干扰，故要除净二氧化碳，选择氢氧化钠溶液，再通过浓硫酸干燥二氧化碳气体，最后通入E装置与氧化铜反应；
（2）无水硫酸铜检验水，CO与氧化铜反应生成二氧化碳和铜单质，据此分析；
（3）先分解草酸；尾气为CO，根据CO可燃和难溶于水的性质处理；
（4）草酸分解为CO、CO₂、H₂O，根据原子守恒书写；
（5）根据弱酸形成的强碱弱酸盐是否水解或者与等浓度的强酸酸性强弱比较分析．

解答 解：（1）草酸受热易融化，试管底部高于试管口部易堵塞，故选择I（或III）；验证草酸分解产物，先检验生成的水，通过干燥管D，草酸易升华，通过E装置冷凝，防止干扰后续的检验，再通过澄清的石灰水检验生成的二氧化碳气体，为防止二氧化碳对一氧化碳的干扰，故要除净二氧化碳，选择氢氧化钠溶液，再通过浓硫酸干燥二氧化碳气体，最后通入E装置与氧化铜反应，装置顺序为：D→F→A→B→C→E或D→F→A→B→A→C→E；
故答案为：I（或III）；D→F→A→B→C→E或D→F→A→B→A→C→E；
（2）装置D为检验水的装置，选择无水硫酸铜，变蓝色可证，CO与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，若有CO，则E中固体由黑色变成红色，E右侧的澄清石灰水变浑浊；
故答案为：无水CuSO₄；E中固体由黑色变成红色，E右侧的澄清石灰水变浑浊；
（3）加热顺序为：先加热装置I（或III），后加热装置E；尾气为CO，可采用排水法收集尾气或将尾气燃烧掉；
故答案为：先加热装置I（或III），后加热装置E；用排水法收集尾气或将尾气燃烧掉；
（4）若上述实验均产生了预期的现象，写出草酸分解的化学方程式为：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+3H₂O；
故答案为：H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+3H₂O；
（5）验证草酸为弱酸的方案为：测量Na₂C₂O₄溶液的pH，pH＞7或向等物质的量浓度的盐酸和草酸溶液中各滴入2滴心蕊试液，草酸溶溶中红色浅一些；
故答案为：测量Na₂C₂O₄溶液的pH，pH＞7或向等物质的量浓度的盐酸和草酸溶液中各滴入2滴心蕊试液，草酸溶溶中红色浅一些．

点评 本题考查性质实验方案设计，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，难度较大．