题目内容

20．还原性的无水草酸是无色无臭的透明结晶或白色粉末．草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，分解为二氧化碳和一氧化碳．

（1）草酸（H2C2O4）浓硫酸并加热条件下分解的化学方程式为：H2C2O4 $\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO2↑+H2O下列装置中如图1，可用于草酸分解制取气体的是d．（填字母）
（2）某探究小组利用草酸分解产生的混合气体和铁锈反应来测定铁锈样品组成（假定铁锈中只有Fe2O3•nH2O和Fe两种成份），实验装置如下图2所示，请回答：
①为得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶A、B中盛放的试剂分别是浓NaOH溶液、浓硫酸．
②在点燃酒精灯之前应进行的操作是：（a）检查装置气密性（或先排尽装置内空气，以防止加热时发生爆炸）；（b）通入混合气体一段时间．
③准确称量样品的质量10.00g置于硬质玻璃管中，充分反应后冷却、称量，硬质玻璃管中剩余固体质量为8.32g，D中浓硫酸增重0.72g，则n=2（假定Fe和H2O不发生反应，实验过程中每步均完全吸收或反应）．
④在本实验中，下列情况会使测定结果n偏大的是abc（填字母）．
a．缺少洗气瓶B                     b．缺少装置E
c．反应后固体是铁和少量Fe2O3       d．反应后固体是铁和少量Fe2O3•nH2O
（3）该探究小组还利用KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．
①请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
每次实验KMnO4酸性溶液的用量均为4mL、H2C2O4溶液的用量均为2mL，催化剂MnSO4的用量可选择0.5g、0.0g）
②若要准确计算反应速率，该实验中还需测定溶液紫色消失所需要的时间．请你设计出通过测定褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率关系的实验方案：
实验
编号		实验目的T/K催化剂用量/gc/mol•l-1
KMnO4H2C2O4
Ⅰ为以下实验作参考2980.50.010.1
Ⅱ探究KMnO4酸性溶液的浓度对该反应速率的影响2980.50.0010.1
Ⅲ3230.50.010.1
Ⅳ探究催化剂对反应速率的影响0.1
取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．
③写出KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应的离子方程式：2MnO4_+5H2C2O4+6H+=10CO2↑+8H2O+2Mn2+．

分析 （1）根据题中信息：草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，分解为二氧化碳和一氧化碳写出反应的化学方程式；根据该反应反应物、反应条件进行分析合理的发生装置；
（2）①草酸分解产物中有二氧化碳、一氧化碳和水，要得到干燥、纯净的CO气体，应该先除去二氧化碳，然后使用浓硫酸进行干燥；
②该实验装置连有多个装置，实验前需要检验装置的气密性（或一氧化碳为可燃性气体，点燃酒精灯之前需要将装置中的空气排净，避免发生爆炸）；
③结合方程式，根据固体减少的质量与浓硫酸增重的质量列关系式计算n值；
④设剩余固体质量为xg、装置D增重yg，则
Fe2O3．nH2O+3CO=Fe+3CO2+nH2O    固体减少的质量为
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
  $\frac{（18n+48）g}{18ng}$=$\frac{10-y}{y}$，整理可得：1+$\frac{24}{9n}$=$\frac{10-y}{y}$，
即固体剩余质量越大，测定的n值越大；装置D中质量增重越大，测定的n值越小，据此进行判断；
（3）①研究影响反应速率的因素时，除了待探究的因素不同外，其它因素必须完全相同，据此进行解答；
②因颜色是由KMnO4产生，如果想通过直接观察褪色时间长短来判断必须保证高锰酸钾的体积与浓度相同，草酸的体积相同、浓度不同．
③高锰酸钾溶液氧化草酸为二氧化碳，本身被还原为锰离子，结合原子守恒和电荷守恒配平得到离子方程式．

解答 解：（1）草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，分解为二氧化碳和一氧化碳，发生反应的化学方程式为：H2C2O4 $\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO2↑+H2O；该反应需要加热、还应该能够控制反应开始和停止，综合考虑可知装置d可用于草酸分解制取气体，
故答案为：H2C2O4 $\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO2↑+H2O；d；
（2）①为得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶A盛放的为氢氧化钠溶液，用于除去混合气体中的二氧化碳；装置盛放干燥剂浓硫酸，目的为干燥CO，
故答案为：浓NaOH溶液；浓硫酸；
②实验前需要检查装置气密性是否良好，否则影响测定结果（或者一氧化碳为可燃性气体，点燃酒精灯之前需要将装置中的空气排净），
故答案为：检查装置气密性（或先排尽装置内空气，以防止加热时发生爆炸）；
③由题意知，固体质量减少的量为水和氧的量，浓硫酸吸收的量为水，反应方程式为：
Fe2O3．nH2O+3CO=Fe+3CO2+nH2O    固体减少的质量为
                        18ng      （18n+48）g
                        0.72g     10.00g-8.32g
则0.72g×（18n+48）g=18ng×（ 10.00g-8.32g），
解得n=2，
故答案为：2；
④设剩余固体质量为xg、装置D增重yg，则
Fe2O3．nH2O+3CO=Fe+3CO2+nH2O    固体减少的质量为
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
    $\frac{（18n+48）g}{18ng}$=$\frac{10-y}{y}$，整理可得：1+$\frac{24}{9n}$=$\frac{10-y}{y}$，
即固体剩余质量越大，测定的n值越大；装置D中质量增重越大，测定的n值越小
a．缺少洗气瓶B，会导致D中浓硫酸增重质量偏大，计算出的n值偏大，故a正确；                    
b．缺少装置E，浓硫酸具有吸水性，会导致装置D中的质量比实际增加的质量偏高，计算出的n偏大，故b正确；
c．反应后固体是铁和少量Fe2O3，氧化铁没有完全反应，导致测定结果偏高，故c正确；
d．反应后固体是铁和少量Fe2O3•nH2O，相当于部分Fe2O3•nH2O没有反应，不影响沉淀结果，故d错误；
故答案为：abc；
（3）①实验③中反应条件与实验①相比，只有温度不同，实验实验③探究的是温度对反应速率的影响；实验④探究的是探究催化剂对反应速率的影响，所以实验④中催化剂用量与反应①不同，则催化剂为0，其它条件必须完全相同，
故答案为：

实验
编号		实验目的T/K催化剂的
用量/g		C/（mol/L）
KMnO4H2C2O4
①
②
③探究温度对反应速率的影响
④29800.01
故答案为：
实验
编号		实验目的T/K催化剂的
用量/g		C/（mol/L）
KMnO4H2C2O4
I
II
III探究温度对反应速率的影响
IV2980.00.01
②因颜色是由KMnO4产生，虽然KMnO4浓度大反应快，但KMnO4的量也多，故无法根据颜色变化比较反应快慢，不经过计算直接利用表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是不可行的；若想通过直接观察褪色时间长短来判断溶液浓度的大小，则必须保证KMnO4酸性溶液的浓度和体积相同，草酸的体积相同，物质的量浓度不同，即：取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应，
故答案为：取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．
③高锰酸钾溶液氧化草酸为二氧化碳，本身被还原为锰离子，结合原子守恒和电荷守恒配平得到KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液反应的离子方程式为：2MnO4_+5H2C2O4+6H+=10CO2↑+8 H2O+2Mn2+，
故答案为：2MnO4_+5H2C2O4+6H+=10CO2↑+8 H2O+2Mn2+．

点评 本题考查了实验基本操作、反应装置的选择，实验测定物质成分的实验方案的设计、影响化学反应速率的因素等知识，题目难度较大，注意根据反应物的状态及反应条件选择反应装置，明确探究反应速率快慢的方法．

练习册系列答案
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（4）写出图中反应⑥的离子方程式：SiO32-+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO3-．
8．下列叙述正确的是（　　）
A．摩尔质量就等于该物质的相对分子质量或相对原子质量
B．硫酸的摩尔质量是98克
C．1molH2O的质量为18克
D．2molH2O的质量为18克
15．下列变化属于吸热过程的是（　　）
A．天然气燃烧B．浓硫酸溶于水
C．CaO与水反应D．B a（OH）2晶体与NH4Cl反应
5．在含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3各0.01mol的混和溶液中，加入0.01mol的铁粉，经充分搅拌后，产生的变化是（　　）
A．铁溶解，析出0.01molZn
B．铁溶解，析出铜，且溶液中不含有Fe3+
C．铁溶解，析出0.01molCu
D．铁溶解，溶液中金属阳离子只剩Fe2+和Zn2+
12．下列有关强、弱电解质的叙述正确的是（　　）
A．强电解质溶液的导电性一定比弱电解质溶液的导电性强
B．强电解质都是离子化合物，而弱电解质都是共价化合物
C．强电解质的水溶液中不存在溶质分子
D．不同的弱电解质只要物质的量浓度相同，电离程度也相同
9．计算题．
（1）已知在酸性条件下溴酸盐可发生如下离子反应：
Ⅰ．2BrO3-+10Cl-+12H+═5Cl2↑+Br2+6H2O
Ⅱ．6BrO3-+5Cl-+6H+═5ClO3-+3Br2+3H2O
Ⅲ．BrO3-+5Br-+6H+═3Br2+3H2O
现将120mL0.4mol•L-1KBrO3溶液和100mL 0.6mol•L-1KCl溶液在稀H2SO4中混合，充分反应后，产物KClO3和Cl2的物质的量之比为3：1．
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D．N、O、F电负性依次增大

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