Question

13．草酸是生物体的一种代谢产物，菠菜、苋菜等植物中富含草酸，但在人体中容易与钙离子形成草酸钙导致肾结石．某化学研究小组为了研究草酸，查阅资料获取了以下信息．
①草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易升华，易溶于水．
②草酸晶体受热脱水，170℃以上分解产生CO、CO₂和H₂O．
③草酸为二元酸：K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．
④草酸的钠盐和钾盐易溶于水．
（1）研究小组为了验证草酸受热分解产生的CO₂，按照如下图所示的装置进行实验．装置B中可观察到的现象是产生气泡并出现浑浊．但研究小组指导老师认为实验方案欠妥，要求改进实验．小组同学一致同意在A、B之间再加入一个实验装置C，其作用是除去挥发出的草酸，防止对CO₂检验的干扰，请在下图方框中画出该装置，并标明所需试剂．

（2）研究小组为了验证草酸受热分解产生的CO，按照（1）实验中的装置A、C和下图所示的部分装置（可以重复选用）进行实验．

实验装置依次连接的合理顺序为A→C→F→D→G→H→D→I．装置H反应管中盛有的物质是CuO．
（3）经过实验（1）和（2）证明草酸晶体受热分解产生了CO和CO₂．请写出草酸晶体受热分解的化学方程式H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．
（4）为了测定某草酸溶液的物质的量浓度，该小组查阅文献发现硫酸酸化的高锰酸钾溶液可以氧化草酸并放出CO₂，反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．若利用已知浓度的酸性高锰酸钾标准液滴定未知浓度的草酸溶液，滴定终点判断方法是当滴加至最后一滴时，溶液略显紫色，且半分钟内不变为无色．

Answer 1

分析 （1）熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳而使澄清石灰水变浑浊，挥发出草酸也能与氢氧化钙溶液产生沉淀，利用冰水冷却，防止对CO₂检验的干扰；
（2）要检验生成CO，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验是否二氧化碳，用无水氧化钙干燥CO，利用CO的还原性将CuO还原，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO；H装置中盛放的物质应该具有氧化性的CuO，且和CO反应有明显现象发生；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，根据原子守恒配平方程式；
（4）硫酸酸化的高锰酸钾溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高锰酸根被还原为Mn²⁺，草酸反应完毕，当滴加至最后一滴时高锰酸钾溶液颜色不褪去．

解答 解：（1）草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊，所以C中观察到的现象是：有气泡冒出且澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；
草酸易挥发，导致生成的气体中含有草酸，草酸和氢氧化钙反应生成难溶性的草酸钙而干扰二氧化碳的检验，可以A、B之间再加入一个实验装置C为，除去挥发出的草酸，防止对CO₂检验的干扰，
故答案为：产生气泡并出现浑浊；除去挥发出的草酸，防止对CO₂检验的干扰；
（2）要检验生成CO，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验是否二氧化碳，用无水氧化钙干燥CO，利用CO的还原性将CuO还原，再利用澄清石灰水检验生成的二氧化碳，用排水法收集CO，连接顺序是A、A→C→F→D→G→H→D→I，H装置中盛放的物质应该具有氧化性的CuO，H中黑色固体转化为红色且其后的D装置溶液变浑浊就说明含有CO，
故答案为：F→D→G；CuO；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，反应方程式为：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（4）硫酸酸化的高锰酸钾溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高锰酸根被还原为Mn²⁺，反应离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
利用已知浓度的酸性高锰酸钾标准液滴定未知浓度的草酸溶液，滴定终点判断方法是：当滴加至最后一滴时，溶液略显紫色，且半分钟内不变为无色，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；当滴加至最后一滴时，溶液略显紫色，且半分钟内不变为无色．

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．