题目内容

CO具有还原性，某化学研究小组为证明CO具有还原性，设计了如图所示的实验装置．

已知：C+H2O
  △  
.
 
CO+H2      C+H2O
  △  
.
 
CO2+H2    C+CO2
 高温 
.
 
2CO
试回答下列问题：
①装置B中最适宜的试剂是
饱和碳酸氢钠溶液
饱和碳酸氢钠溶液
，必须用装置C吸收气体中的水蒸气的理由是
防止水蒸气与炭反应生成的氢气对实验现象产生干扰
防止水蒸气与炭反应生成的氢气对实验现象产生干扰
；
②根据该实验中的
E装置中黑色CuO变红色
E装置中黑色CuO变红色
 现象，可证明CO具有还原性；
③若要根据装置P中石灰水变浑浊的现象准确确认CO具有还原性，则应在上图装置
D
D
与
E
E
之间（填字母标号）连接如图中的
④
④
装置（选填序号）．
分析：①装置A是制备二氧化碳气体的实验装置，生成的二氧化碳含有氯化氢和水蒸气，通入D装置中前需要把二氧化碳和水蒸气除去，B中用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳；浓硫酸除去水蒸气；
②证明一氧化碳具有还原性的装置是E装置中氧化铜和一氧化碳反应的现象分析判断；
③若要根据装置P中石灰水变浑浊的现象准确确认CO具有还原性，则通入E装置中的气体中不能含有二氧化碳；
解答：解：装置A是CO2气体的发生装置，使用的白色固体应是CaCO3（通常不用Na2CO3固体，一方面是因为碳酸钠易溶于水，另一方面是因为碳酸钠与盐酸反应过于剧烈，不便于产生平稳的CO2气流），与稀盐酸反应生成CO2气体．因为盐酸具有挥发性，所以在制得的CO2气体中会混有一定量的HCl气体，要除去杂质HCl气体，B瓶中应盛饱和NaHCO3溶液（特别指出，B瓶中不能盛饱和Na2CO3溶液，因为会发生反应Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3）．C瓶中的浓硫酸是用来除去混在CO2气体中的水蒸气的，如果水蒸气不除去，就会与D管中的单质碳发生反应（俗称水煤气反应，其化学方程式为C+H2O
 高温 
.
 
CO+H2，CO+H2O
 高温 
.
 
CO2+H2），反应生成的H2也能还原CuO，H2的存在对验证CO具有还原性的实验有严重的干扰．如果要想根据装置F中澄清石灰水变浑浊的现象来确认CO具有还原性，就必须除去D管中导出的CO气体中混有的CO2（来自装置A的未参加反应的CO2），应该在D和E之间增加一个装置，这个装置内所盛的试剂既要能吸收CO2（浓硫酸不能吸收CO2，可排除③），又不能带入水蒸气（因为冷的湿润的气体导入后面E中红热的玻璃管中，可能会导致玻璃管炸裂），氢氧化钠溶液虽能完全吸收CO2，但这样的CO就会带有水分，二者同时进入后面装置中，加热时可能会引起试管炸裂，所以用固体的碱石灰．据此可以排除①和②，选④；
①装置A是制备二氧化碳气体的实验装置，生成的二氧化碳含有氯化氢和水蒸气，通入D装置中前需要把二氧化碳和水蒸气除去，B中用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳；C中浓硫酸除去水蒸气；防止水进入D中反应生成氢气干扰一氧化碳的还原性检验，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；防止水蒸气与炭反应生成的氢气对实验现象产生干扰；
②证明一氧化碳具有还原性，通入装置E氧化铜中反应生成红色铜，证明一氧化碳还原氧化铜，不表现还原性，故答案为：E装置中黑色CuO变红色；
③若要根据装置P中石灰水变浑浊的现象准确确认CO具有还原性，必须通入E装置中的气体不能含有二氧化碳，所以在DE之间需要加上盛碱石灰的U形管，把二氧化碳气体除去；
故答案为：DE，④；
点评：本题考查了实验验证物质性质的实验设计，装置的分析判断，试剂的作用和选择依据，过程中的气体作用，注意干扰气体的处理方法，题目难度中等．
练习册系列答案
相关题目
某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容：
乙二酸（HOOC-COOH，可简写为H2C2O4）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸，其熔点为101.5℃，在157℃升华．为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：
（1）向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到有无色气泡产生．该反应的离子方程式为
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
；
（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去；①说明乙二酸具有
还原性
还原性
（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”）；②请配平该反应的离子方程式：
2
2
 MnO4-+
5
5
 H2C2O4+
6
6
 H+=
2
2
 Mn2++
10
10
 CO2↑+
8
8
H2O
（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按下图所示装置进行实验（夹持装置未标出）：

实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO4粉末变蓝，F中CuO粉末变红．据此回答：
①上述装置中，D的作用是
除去混合气体中的CO2
除去混合气体中的CO2
，
②乙二酸分解的化学方程式为
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2↑
H2C2O4
  △  
.
 
H2O+CO↑+CO2↑
；
（4）该小组同学将2.52g草酸晶体（H2C2O4?2H2O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，其原因是
反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4-的电离程度比水解程度大，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），所以溶液呈酸性
反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4-的电离程度比水解程度大，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），所以溶液呈酸性
（用文字简单表述），该溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为：
Na+＞HC2O4-＞H+＞C2O42-＞OH-
Na+＞HC2O4-＞H+＞C2O42-＞OH-
（用离子符号表示）．
草酸（H2C2O4）是一种重要的有机化工原料．为探究草酸的性质，某化学研究性学习小组查阅了有关资料，有关物质的部分性质如下表：
物质 熔点/℃ 化学性质
H2C2O4 189.5℃ 有毒，具有腐蚀性，易溶于水，二元弱酸．
100℃开始升华，157℃时开始分解．
草酸与浓硫酸混合加热产生CO2、CO和H2O．
草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物
[实验一]根据下图提供的仪器和试剂（可重复使用），设计实验证明草酸的受热分解产物中含有CO2和CO（部分夹持仪器和加热装置省略）

（1）用字母表示接口的正确连接顺序．
a→b→c→
f
f
→
g
g
→d→e→
h
h
→
i
i
→
b
b
→
c
c
→尾气处理
（2）用上图提供的仪器和试剂做实验时，装置B中出现白色浑浊，也不能说明一定有CO2，原因是
草酸蒸气也可以使澄清石灰水变浑浊，无法确定二氧化碳的存在，
草酸蒸气也可以使澄清石灰水变浑浊，无法确定二氧化碳的存在，
；请你提出改进意见
在A前添加一个盛水的洗气瓶，除去草酸蒸气
在A前添加一个盛水的洗气瓶，除去草酸蒸气
．
（3）利用改进后装置进行的实验时，要先加热
A
A
 装置，（填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”，下同）后加热
E
E
 装置；能证明分解产物中有CO的实验依据是
E中黑色氧化铜变红，E后的澄清石灰水变浑浊
E中黑色氧化铜变红，E后的澄清石灰水变浑浊
．
[实验二]探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
（4）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化高锰酸钾溶液时，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
还原性
．
（5）学习小组的同学发现，当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快．为探究其原因，同学们做了如下的对比实验：
实验序号 H2C2O4（aq） KMnO4（H+）（aq） MnSO4（S）
（g）		 褪色时间
（S）
C（mol?L-1） V（mL） C（mol?L-1） V（mL）
实验1 0.1 2 0.01 4 0 30
实验2 0.1 2 0.01 4 5 4
该对比实验的结论是
反应生成的Mn2+有催化作用，加快了反应速率
反应生成的Mn2+有催化作用，加快了反应速率
．
（2008?淮南一模）（1）某校学生为探究乙二酸（俗称草酸）的部分化学性质，进行了下述实验：
Ⅰ、向盛有少量乙二酸饱和溶液的试管中滴入用硫酸酸化的高锰酸钾稀溶液，振荡，观察到的现象为
溶液的紫红色褪去
溶液的紫红色褪去
，说明乙二酸具有
还原性
还原性
 （填“氧化性”、“还原性”或“酸 性”）．
Ⅱ、课本实验设计得简要明了，但也存在一些不足，在探究过程中对其进行分析与改进也是研究性学习的一个重要课题．已知草酸晶体（H2C2O4?2H2O）受热易分解（分解温度为175℃）产生CO和CO2，图一为高三课本中关于草酸晶体受热分解及验证其部分分解产物的实验装置图．
1）写出草酸晶体受热分解的化学方程式
H2C2O4﹒2H2O
  △  
.
 
3H2O+CO↑+CO2↑
H2C2O4﹒2H2O
  △  
.
 
3H2O+CO↑+CO2↑
．
2）设计该装置欲验证的分解产物是
CO2
CO2
．
3）草酸晶体的某些物理性质如下表：
分子式 颜色、状态 水溶性 熔点/℃ 密度/g．cm-3
草酸晶体 H2C2O4?2H2O 无色晶体 易溶于水 101.5 1.650
有的同学认为，用该装置进行实验，存在着不合理因素，请分析指出（任答两点）：
①
草酸晶体在未达到分解温度之前，已融化成液体流出，使实验难以进行
草酸晶体在未达到分解温度之前，已融化成液体流出，使实验难以进行
．
②
该装置没有尾气处理，CO会污染空气
该装置没有尾气处理，CO会污染空气
．
（2）为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图二中甲、乙所示的实验．请回答相关问题：
①定性分析：如图甲可通过观察
反应产生气泡快慢或反应完成的先后或试管壁的冷热程度
反应产生气泡快慢或反应完成的先后或试管壁的冷热程度
，定性比较得出结论．有同学提出将FeCl3改为Fe2（SO4）3 更为合理，其理由是
控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
，写出H2O2在二氧化锰作用下发生反应的化学方程式
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2↑
2H2O2
 MnO2 
.
 
2H2O+O2↑
．
②定量分析：如图乙所示，实验时均以生成40mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略．图中仪器A的名称为
分液漏斗
分液漏斗
，检查该装置气密性的方法是
关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位；或固定注射器活塞，打开A处活塞，往分液漏斗中加水一段时间后液体不再流下证明该装置不漏气
关闭A处活塞，将注射器活塞拉出一定距离，一段时间后松开活塞，观察活塞是否回到原位；或固定注射器活塞，打开A处活塞，往分液漏斗中加水一段时间后液体不再流下证明该装置不漏气
，实验中需要测量的数据是
收集一定体积的气体所需要的时间
收集一定体积的气体所需要的时间
．
已知乙二酸（HOOC-COOH，可简写为H2C2O4）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸，其熔点为101.5℃，在157℃升华．某校研究性学习小组为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：
（1）向盛有1mL饱和NaHCO3溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到有无色气泡产生．该反应的离子方程式为
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
HCO3-+H2C2O4=HC2O4-+CO2↑+H2O
．
（2）向盛有少量乙二酸饱和溶液的试管中滴入用硫酸酸化的KMnO4溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明乙二酸具有
还原性
还原性
（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”），请配平该反应的离子方程式：
2
2
 MnO4-+
5
5
 H2C2O4+
6
6
 H+=
2
2
 Mn2++
10
10
 CO2↑+
8
8
 H2O
（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按如图所示装置进行实验（夹持装置未标出）：
实验发现，装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO4粉末变蓝，F中CuO粉末变红，

据此，乙二酸分解的产物为
CO、CO2、H2O
CO、CO2、H2O
．上述装置中，D的作用是
除去混合气体中的CO2
除去混合气体中的CO2
． 装置F中发生反应的化学方程式为：
CuO+CO
  △  
.
 
Cu+CO2
CuO+CO
  △  
.
 
Cu+CO2
．
（4）该小组同学将2.52g草酸晶体（H2C2O4?2H2O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，其原因是
反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4-的电离程度比水解程度大，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），所以溶液呈酸性
反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4-的电离程度比水解程度大，导致溶液中c（H+）＞c（OH-），所以溶液呈酸性
．
以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程：
【研究课题】探究乙二酸的某些性质
【查阅资料】乙二酸（HOOC-COOH）俗称草酸，其主要物理常数如下：
名称 乙二酸 乙二酸晶体
分子式 H2C2O4 H2C2O4?2H2O
颜色状态 无色固体 无色晶体
溶解度（g） 8.6（20℃） -
熔点（℃） 189.5 101.5
密度（g?cm-3） 1.900 1.650
又知：
①草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解．
②草酸钙不溶于水．
③草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．
④草酸蒸气在低温下可冷凝为固体．
根据上述材料提供的信息，回答下列问题：
【提出猜想】
（猜想一）根据草酸晶体的组成对其分解产物进行猜想
设计方案：
（1）该小组同学猜想其产物为CO、CO2和H2O，请用下列装置组成一套探究实验装置（草酸晶体分解装置略，装置可重复使用，连接导管略去）．
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A中水槽装冰水混合物、B中装氧化铜、C中装无水硫酸铜，D中装澄清石灰水、E中装碱石灰
请回答下列问题：
①装置的连接顺序为：A→
 
．
②检验产物中CO的实验现象是
 
．
③整套装置是否存在不合理之处，
 
（填是或否），若有该如何解决
 

 
．
（猜想二）乙二酸具有弱酸性
设计方案：
（2）该小组同学为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验，其中能达到实验目的是
 
（填字母）．
A．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
B．测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH
C．测定草酸钠（Na2C2O4）溶液的pH
D．将草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出
（猜想三）乙二酸具有还原性
设计方案：
（3）该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO4溶液褪色，从而判断草酸具有较强的还原性．配平该反应的离子方程式：
 
 MnO4-+
 
H2C2O4+
 
H+═
 
Mn2++
 
CO2↑+
 
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（4）利用上述原理可定量测定某草酸晶体样品（含有H2C2O4?2H2O及其它一些杂质）中H2C2O4?2H2O的含量．
方法是：称取该样品0.12g，加适量水完全溶解，然后用0.020mol?L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点（杂质不参与反应），滴定前后滴定管中的液面读数如图所示（单位：mL），则该草酸晶体样品中H2C2O4?2H2O的质量分数为
 
．（已知相对原子质量：Mr（H2C2O4?2H2O）=126）

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