题目内容

3．草酸（H2C2O4）是一种重要的有机化工原料．为探究草酸的制取、性质及应用，进行如下实验．
实验Ⅰ：草酸晶体的制备
实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸，装罝如图所示：
①一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中
②控制反应温度55-60℃，边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸
③反应3小时，冷却，抽滤后再重结晶得到草酸晶体．
（1）右图实验装置中仪器甲的名称为冷凝管．冷凝水的进口是a（填“a”或“b”）．
（2）检验淀粉是否水解完全所需要的试剂为碘水或I2．
实验Ⅱ：探究草酸与酸性高锰酸钾溶液的反应
（3）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，可观察到溶液由紫红色变为近乎无色，可推测草酸可能具有还原性．反应速率开始很慢，后来逐渐加快，可能的原因是生成的硫酸锰或锰离子对反应有催化作用，加快反应速率．写出反应的离子方程式5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O．
实验Ⅲ：草酸性质的应用
利用比H2C2O4与酸性KMnO4溶液反应探究“条件对化学反应速率的影响．”实验时，先分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时，通过测定褪色所需时间来判断反应的快慢．设计方案如下：
编号H2C2O4溶液酸性高锰酸钾溶液温度/℃
浓度/mol•L-1体积/mL浓度/mol•L-l体积/mL
甲0.102.00.0104.025
乙0.202.00.0104.025
丙0.202.00.0104.050
（4）为了观察到紫色褪去，H2C2O4与KMnO4溶液初始的物质的量需要满足的关系为n（H2C2O4）：n（KMnO4）≥2.5．
（5）探究温度对化学反应速率影响的实验编号是乙和丙，探究反应物浓度对化学反应速率影响的实验编号是甲和乙
实验Ⅳ：草酸晶体中结晶水测定
草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4•xH2O，为测定x的值，进行下列实验：
①称取6.3g某草酸晶体配成100.0mL的水溶液．
②取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H2SO4，用浓度为0.5mol/L的KMnO4溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO4的体积为10.00mL．
（6）计算x=2．

分析 （1）根据仪器构造和作用分析；    
（2）淀粉遇碘变蓝色，在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘液，溶液显蓝色，则证明淀粉没有完全水解，溶液若不显色，则证明淀粉完全水解；
（3）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够将草酸氧化，草酸具有还原性，锰离子有催化作用，据此分析；
（4）根据“观察到紫色褪去”必须满足高锰酸钾的物质的量小于草酸的物质的量解得二者浓度关系；
（5）根据探究温度对反应速率影响时除了温度外其它条件必须相同判断；根据体积浓度对反应速率影响时除了浓度不同，其他条件必须完全相同分析；
（6）依据滴定发生的氧化还原反应离子方程式的定量关系计算．

解答 解：（1）根据仪器构造可知仪器甲为冷凝管，冷凝管应采取逆流原理通水，应该是a进水b出水，使水与被冷凝物充分接触；
故答案为：冷凝管；a；
（2）淀粉遇碘变蓝色，在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘液，溶液显蓝色，则证明淀粉没有完全水解，溶液若不显色，则证明淀粉完全水解；
故答案为：碘水或I2；
（3）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，可观察到溶液由紫红色变为近乎无色，说明酸性高锰酸钾与草酸发生氧化还原反应，酸性高锰酸钾具有强氧化性，草酸能够被氧化，草酸具有还原性，被氧化为二氧化碳，发生的反应为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，生成的硫酸锰或锰离子对反应有催化作用，加快反应速率；
故答案为：还原；生成的硫酸锰或锰离子对反应有催化作用，加快反应速率；5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；
（4）反应为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，为了观察到紫色褪去，高锰酸钾的物质的量应该少量，即c（H2C2O4）：c（KMnO4）≥$\frac{5}{2}$=2.5；
故答案为：2.5；
（5）探究温度对化学反应速率影响，必须满足除了温度不同，其他条件完全相同，所以满足此条件的实验编号是：乙和丙；探究反应物浓度对化学反应速率影响，除了浓度不同，其他条件完全相同的实验编号是甲和乙；
故答案为：乙和丙；甲和乙；
（6）根据2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，得到关系式：2MnO4-～5H2C2O4•H2O，设草酸晶体的物质的量是y，
        2MnO4-～5H2C2O4•xH2O
          2          5
0.5mol/L×0.01L×4    y
则晶体的物质的量是y=$\frac{5×0.5mol/L×0.01L×4}{2}$=0.05mol，即$\frac{6.3g}{9+18x}$=0.05，解得x=2；
故答案为：2．

点评 本题考查了性质实验方案的设计与评价，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，注意掌握化学实验基本操作方法，明确常见物质的性质及化学实验方案设计原则．

练习册系列答案
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13．下列各组中的两个反应所属反应类型相同的是（　　）
A．光照甲烷和氯气的混合气体，混合气体颜色变浅；乙烯能使溴水褪色
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14．不饱和内酯是各种杀菌剂、杀虫剂、高分子改性剂、医药品的原料或中间体，合成不饱和内酯已引起人们极大的兴趣．以下是利用CO2合成一种不饱和内酯的反应方程式：2Me-C≡C-Me+CO2$\stackrel{适当条件}{→}$以下说法正确的是（　　）
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B．该合成过程的反应类型属于加成反应
C．产物与     互为同分异构体
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11．钨主要用于制造硬质或耐高温的合金．自然界中黑钨矿的主要成分是铁和锰的钨酸盐（FeWO4、MnWO4），还含少量Si、P、As的化合物．黑钨矿冶炼钨的工艺流程如图1：

已知：①滤渣I的主要成份是Fe2O3、MnO2；
②上述流程中，除最后一步外，其余步骤中钨的化合价未变；
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回答下列问题：
（1）钨酸盐（FeWO4、MnWO4）中钨元素的化合价为+6，请写出MnWO4在熔融条件下发生碱分解反应生成MnO2的化学方程式2MnWO4+O2+4NaOH$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2MnO2+2Na2WO4+2H2O．
（2）上述流程中向粗钨酸钠溶液中加硫酸调pH=10后，溶液中的杂质阴离子为SiO32-、HAsO32-、HAsO42-、HPO42-等，“净化”过程中，加入H2O2的目的是氧化HAsO32-生成HAsO42-，滤渣Ⅱ的主要成分是MgSiO3、MgHAsO4、MgHPO4   ．
（3）高温下密闭容器中用H2还原WO3可得到金属钨，其反应过程大致分为三个阶段，各阶段主要成分与温度的关系如表．
温度25℃～550℃～600℃～700℃
主要成分WO3    W2O5     WO2      W
已知：温度过高时，WO2（s）可转变为WO2（g）．
WO2（s）+2H2（g）?W（s）+2H2O（g）△H=+66.0KJ•mol-1
WO2（s）?WO2（g）△H=+203.9KJ•mol-1
则在700℃时，WO2（g）与H2（g）反应生成固体W（s）的热化学方程式为WO2（g）+2H2（g）?W（s）+2H2O（g△H=-137.9kJ•mol-1．
（4）已知氢氧化钙和钨酸钙（CaWO4）都是微溶性的电解质，两者的溶解度均随温度升高而减小．不同温度下两种物质的沉淀溶解平衡曲线如图2，则T1时Ksp（CaWO4）=1×10-10．在钨酸钠溶液中加入石灰乳得到大量钨酸钙，则T2时该反应的平衡常数为1×103．
（5）利用电解法可以从碳化钨（WC）废料中回收钨．电解时，用碳化钨做阳极，不锈钢做阴极，盐酸为电解液，阳极析出钨酸并放出CO2，该阳极反应式为WC+6H2O-10e-=H2WO4+CO2↑+10H+．
18．Q、W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素．X的焰色反应呈黄色．Q元素的原子最外层电子数是其内层电子数的2倍．W、Z元素的原子最外层电子数相同，Z元素的原子的核电荷数是W的2倍．元素Y的合金是日常生活中使用最广泛的金属材料之一．下列说法正确的是（　　）
A．X、Y的最高价氧化物的水化物之间不能发生反应
B．W、X两种元素形成的简单离子的半径大小顺序：X＞W
C．元素Q和Z能形成QZ2型的共价化合物
D．Z元素的氢化物稳定性大于W元素的氢化物稳定性
8．如图是部分短周期元素原子（用字母表示）最外层电子数与原子序数的关系图．下列说法正确的是（　　）
A．X与W形成的化合物中只有共价键B．X与Z形成的化合物中只有离子键
C．元素的非金属性：X＞R＞WD．简单离子的半径：W＞R＞X
15．短周期元素a、b、c、d分属三个周期，且原子序数依次增大．其中b与a、c两种元素均可形成原子个数比为1：1或1：2的化合物，a、c的原子具有相同的最外层电子数，b、d形成的一种化合物在工业上是一种新型自来水消毒剂．下列说法一定正确的是（　　）
A．d的含氧酸是强酸
B．离子半径：d＞c＞b
C．b、c、d形成的化合物中只含离子键
D．a、c形成的离子化合物具有还原性，可与水反应
1．工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：
沉淀物Fe（OH）3Fe（OH）2Al（OH）3
开始沉淀2.37.53.4
完全沉淀3.29.74.4
回答下列问题：
（1）反应I溶液中存在的金属阳离子有Fe2+、Al3+．
（2）加入NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3+（填“Fe3+”、“Fe2+”或“A13+”）沉淀．该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率．
（3）反应II的离子方程式为2H++Fe2++NO2-=Fe3++NO↑+H2O．在实际生产中，反应II常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作为氧化剂．若参与反应的O2有11.2L（标准状况），则相当于节约NaNO2物质的量为2mol．
（4）碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]2+离子，可部分水解生成${[{F{e_2}{{（{OH}）}_4}}]^{2+}}$聚合离子．该水解反应的离子方程式为2Fe（OH）2++2H2O?Fe2（OH）42++2H+．
2．下列有关工业生产的叙述中正确的是（　　）
A．硫酸工业中，为了提高SO2的转化率，使用五氧化二钒作催化剂
B．合成氨中通过及时分离液态氨来提高化学反应速率
C．电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小
D．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的C12进入阳极室

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