某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度．查阅资料:草酸晶体( H2C204•2H20)l00℃开始失水.101.5C熔化.150℃左右分解产生H2O.CO和C02．下面是可供选择的实验仪器(图中某些加热装置已略去).实验所需药品不限．(l)最适宜加热分解草酸晶体的装置是C(试管底部略向下弯成弧形)．若选装置A可能会造成的后果是固体药品熔化� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

5．某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度（杂质不发生反应）．查阅资料：草酸晶体（ H₂C₂0₄•2H₂0）l00℃开始失水，101.5C熔化，150℃左右分解产生H₂O、CO和C0₂．下面是可供选择的实验仪器（图中某些加热装置已略去），实验所需药品不限．

（l）最适宜加热分解草酸晶体的装置是C（试管底部略向下弯成弧形）．若选装置A可能会造成的后果是固体药品熔化后会流到试管口；若选装置B可能会造成的后果是冷凝水会倒流到试管底，造成试管破裂．
（2）三种气体检验的先后次序是C（填编号）．
A．CO₂、H₂O、CO B．CO、H₂O、CO₂ C．H₂O、CO₂、CO D．H₂O、CO、CO₂
（3）实验利用装置“G（碱石灰）-F-D（CuO固体）-F”检验CO，则F中盛装的试剂是澄清的石灰水，证明含有CO的现象是前一个F中没有浑浊，后一个F中有沉淀，D中固体反应后从黑色变成红色．
（4）把分解装置与装有NaOH溶液的E装置直接组合，测量完全分解后所得气体的体积，测定ag草酸晶体的纯度．经实验得到气体的体积为VmL（已换算成标准状况），则草酸纯度的表达式为$\frac{{126×V×{{10}^{-3}}}}{{\frac{22.4}{a}}}$．
（5）请设计实验方案测量草酸二级电离平衡常数K_a2的值：常温时，用pH计测量0.100mol/L草酸钠溶液的pH，则$c（O{H^-}）=\frac{K_w}{{c（{H^+}）}}$，依据C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-计算$\frac{K_w}{{{K_{a2}}}}=\frac{{{c^2}（O{H^-}）}}{{0.1-c（O{H^-}）}}$，，并根据方案中测得的物理量，写出计算K_a2的表达式${K_{a2}}=\frac{{0.1-c（O{H^-}）}}{{{c^2}（O{H^-}）}}×{K_w}$．

分析（1）草酸晶体的熔点低，受热容易熔化，用C装置加热分解革酸晶体，熔融的固体不易流下，适用于加热草酸，若选择装置A加热会使固体熔融物溶化后流到试管口处，若选择装置B分解生成的水会倒流试管底部炸裂试管；
（2）150℃左右分解产生H₂O、CO和C0₂，三种气体的检验顺序应遵循现象明显且不相互干扰，应先检验水，再检验二氧化碳，最后检验一氧化碳；
（3）实验利用装置“G（碱石灰）-F-D（CuO固体）-F”检验CO，通过装置G吸收水和二氧化碳，通过装置F检验二氧化碳是否除净，通过装置D检验是否有一氧化碳含有氧化铜为铜，最后通过装置F检验是否生成二氧化碳气体；
（4）草酸晶体（ H₂C₂0₄•2H₂0）l00℃开始失水，101.5C熔化，150℃左右分解产生H₂O、CO和C0₂．反应的化学方程式为：H₂C₂0₄•2H₂0$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3H₂O+CO+C0₂，实验得到气体的体积为V mL（已换算成标准状况），为一氧化碳，物质的量和草酸晶体物质的量相同，据此计算；
（5）常温时，用pH计测量0.100 mol/L 草酸钠溶液的pH，依据水解平衡C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，计算平衡常数Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$；

解答解：（1）最适宜加热分解革酸晶体的装置是C．若选装置A可能会造成的后果是固体药品熔化后会流到试管口，若选装置B可能会造成的后果是冷凝水会倒流到试管底，造成试管破裂，
故答案为：固体药品熔化后会流到试管口；冷凝水会倒流到试管底，造成试管破裂；
（2）150℃左右分解产生H₂O、CO和C0₂，三种气体的检验顺序应遵循现象明显且不相互干扰，应先检验水，再检验二氧化碳，最后检验一氧化碳；
故答案为：C；
（3）实验利用装置“G（碱石灰）-F-D（CuO固体）-F”检验CO，通过装置G吸收水和二氧化碳，通过装置F检验二氧化碳是否除净，通过装置D检验是否有一氧化碳含有氧化铜为铜，最后通过装置F检验是否生成二氧化碳气体，
故答案为：澄清的石灰水；前一个F中没有浑浊，后一个F中有沉淀，D中固体反应后从黑色变成红色；
（4）反应的化学方程式为：H₂C₂0₄•2H₂0$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3H₂O+CO+C0₂，实验得到气体的体积为V mL（已换算成标准状况），为一氧化碳，物质的量和草酸晶体物质的量相同，n（H₂C₂0₄•2H₂0）=n（CO）=$\frac{V×1{0}^{-3}}{22.4}$mol/L，
草酸纯度的表达式=$\frac{\frac{V×1{9}^{-3}}{22.4}mol×126g/mol}{ag}$=$\frac{{126×V×{{10}^{-3}}}}{{\frac{22.4}{a}}}$，
故答案为：$\frac{{126×V×{{10}^{-3}}}}{{\frac{22.4}{a}}}$；
（5）常温时，用pH计测量0.100 mol/L 草酸钠溶液的pH，则c（OH^-）=$\frac{Kw}{c（{H}^{+}）}$；依据 C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH，Kh=$\frac{c（O{H}^{-}）c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{c（O{H}^{-}）c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}$×$\frac{c（{H}^{+}）}{c（{H}^{+}）}$=$\frac{Kw}{K{a}_{2}}$，则依据C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，计算$\frac{K_w}{{{K_{a2}}}}=\frac{{{c^2}（O{H^-}）}}{{0.1-c（O{H^-}）}}$，${K_{a2}}=\frac{{0.1-c（O{H^-}）}}{{{c^2}（O{H^-}）}}×{K_w}$，
，
故答案为：常温时，用pH计测量0.100mol/L草酸钠溶液的pH，则$c（O{H^-}）=\frac{K_w}{{c（{H^+}）}}$，依据C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，计算$\frac{K_w}{{{K_{a2}}}}=\frac{{{c^2}（O{H^-}）}}{{0.1-c（O{H^-}）}}$，${K_{a2}}=\frac{{0.1-c（O{H^-}）}}{{{c^2}（O{H^-}）}}×{K_w}$．

点评本题考查了物质在的探究实验过程分析判断，主要是物质检验、物质含量的测定方法分析应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

练习册系列答案

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20．三颈瓶在化学实验中的应用非常广泛，下面是三颈瓶在部分无机实验和有机实验中的一些应用．
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II．某实验小组为研究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验．
实验一：制备草酸
实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图3所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去），实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加入三颈瓶中
②控制反应液温度在55-60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO₃与98%H₂S0₄的质量比为2：1.5）溶液
③反应3h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体．
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃→6CO₂↑+8NO↑+10H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃→6CO₂↑+2NO↑+4H₂O
（5）将抽滤后得到的草酸晶体粗品经①加热溶解 ②趁热过滤 ③冷却结晶
④过滤洗涤 ⑤干燥等实验步骤，得到较纯净的草酸晶体，该过程中除去粗品中溶解度较大的杂质是在步骤C
A．②的滤液中 B．③的晶体中 C．④的滤液中 D．④的滤纸上
（6）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产率下降，其原因是由于混酸加入过快，会导致H₂C₂O₄进一步被氧化，或将C₆H₁₂O₆直接氧化成二氧化碳．
实验二：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100.00mL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溶液的体积为10.00mL．回答下列问题：
（7）写出上述反应的离子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（8）计算x=2．

10．利用甲烷燃料电池电解饱和食盐水制备漂白液，下列说法中不正确的是（　　）

	A．	燃料电池的A极连接电解池的C极
	B．	A电极的电极反应式为：CH₄-8e^-+2H₂O=CO₂+8H⁺
	C．	燃料电池工作时H⁺移向左边
	D．	电解池总反应式为NaCl+H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H₂↑

17．H的合成路线如图所示：

已知：①G是烃的含氧衍生物；②1molG能与3molNa反应生成无色气体，能与2mol的NaHCO₃溶液反应并产生CO₂气体，发生脱水反应能产生使溴水褪色的产物．
（1）D中含有的官能团的名称为醛基、溴原子，D中的Br原子在C→E反应中的作用是防止碳碳双键被氧化，同时为引入羟基做准备．
（2）与G具有相同官能团的同分异构体有2种，其中在PMR中有三个吸信号，其强度之比为3：2：1的结构简式为HOOCC（OH）（CH₃）COOH
（3）1-戊烯与水加成反应后所得同分异构体中能被氧化成醛的有机物有4种．
（4）H为G的聚合物，具有良好的生物相溶性，请写出H在生物体内水解的化学方程式

+（n-1）H₂O→n HOOCCH₂CH（OH）COOH．

3．明矾石经处理后得到明矾[KAl（SO₄）₂•12H₂O]．从明矾制备Al、K₂SO₄和H₂SO₄的工艺过程如图所示：

焙烧明矾的化学方程式为：4KAl（SO₄）₂•12H₂O+3S2K₂SO₄+2Al₂O₃+9SO₂↑+48H₂O
请回答下列问题：
（1）在焙烧明矾的反应中，还原剂是S（硫）．
（2）从水浸后的滤液中得到K₂SO₄晶体的方法是蒸发结晶．
（3）以Al和NiO（OH）为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO（OH）转化为Ni（OH）₂，该电池反应的化学方程式是Al+3NiO（OH）+NaOH+H₂O═NaAlO₂+3Ni（OH）₂．

4．

在密闭容器中通入物质的量浓度均为0.1的CH₄与CO₂，在一定条件下发生反应CH₄（g）+CO₂（g）?2CO（g）+2H₂（g），测得CH₄的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示．
①据图可知，p₁、p₂、p₃、p₄由大到小的顺序是P₄＞P₃＞P₂＞P₁；
②在压强为p₄、1100°C的条件下，该反应5min时达到平衡X点，反应的平衡常数为1.64．

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