Question

3．草酸是一种二元弱酸，可用作还原剂、络合剂、掩蔽剂、沉淀剂．某校课外小组的同学设计利用C₂H₂气体制取H₂C₂O₄•2H₂O．
回答下列问题：
（1）甲组的同学利用电石（主要成分CaC₂，少量CaS及Ca₃P₂等）并用图1装置制取C₂H₂[反应原理为：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂（g）△H＜0，反应剧烈]：

①装置A用饱和食盐水代替水并缓慢滴入烧瓶中，其目的是减慢反应速率，平缓地产生乙炔．
②装置B中，NaClO将H₂S、PH₃氧化为硫酸及磷酸，本身还原为NaCl，其中H₂S被氧化的离子方程式为H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺．
（2）乙组的同学根据文献资料，用Hg（NO₃）₂作催化剂，浓硝酸氧化乙炔制取H₂C₂O₄•2H₂O．制备装置如图2：
①装置D多孔球泡的作用是增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应；装置E的作用是防止倒吸．
②D中生成H₂C₂O₄的化学方程式为C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O．
③从装置D得到产品，还需经过浓缩结晶、过滤（填操作名称）洗涤及干燥．
（3）丙组设计了测定乙组产品在H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数实验．他们的实验步骤如下：精确称取m g产品于锥形瓶中，加入适量的蒸馏水溶解，在加入少量稀硫酸，然后用cmol/L酸性KMnO₄标准溶液进入滴定，滴至溶液显微红色；共消耗标准溶液VmL．
①滴定时，KMnO₄标准溶液盛放在酸式滴定管中（填“酸式”或“碱式”）．
②滴定时KMnO₄被还原Mn²⁺，其反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，滴定过程中发现褪色速率先慢后逐渐加快，其主要原因是生成的Mn²⁺是该反应的催化剂．
③产品中H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数为$\frac{0.315cV}{m}×100%$（列出含m、c、v的表达式）．

Answer 1

分析 （1）①碳化钙和水反应十分剧烈，如果用纯水十分不容易控制反应速度；
②装置B用NaClO将H₂S氧化为硫酸，C硫元素化合价升高，则氯元素化合价降低，生成氯离子；
（2）D中，Hg（NO₃）₂作催化剂，浓硝酸氧化乙炔制取H₂C₂O₄•2H₂O，反应为：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{△}$ H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O，多孔球泡增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应，E装置防止倒吸，F装置吸收生成的二氧化氮气体，将反应后的D浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得产品，据此分析解答；
（3）①根据高锰酸钾的氧化性分析；
②H₂C₂O₄•与KMnO₄反应生成锰离子和二氧化碳；锰离子催化反应速率加快；
③根据2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，由高锰酸钾的消耗可得H₂C₂O₄的量，据此计算H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数．

解答 解：（1）①电石与水反应非常剧烈，为了减慢反应速率，平缓地产生乙炔可用饱和食盐水代替水反应；
故答案为：减慢反应速率，平缓地产生乙炔；
②NaClO将H₂S氧化为硫酸，离子反应为：H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺；
故答案为：H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺；
（2）①装置D多孔球泡的作用是增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应，装置E防止倒吸；
故答案为：增大乙炔气体与硝酸的接触面，充分反应；防止倒吸；
②根据装置图，D中，Hg（NO₃）₂作催化剂，浓硝酸氧化乙炔反应生成H₂C₂O₄和二氧化氮，反应为：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O；
故答案为：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O；
③将反应后的D浓缩结晶、过滤、洗涤、干燥得产品；
故答案为：过滤；
（3）①高锰酸钾具有强氧化性，能氧化橡胶管，故盛放在酸式滴定管中；
故答案为：酸式；
②H₂C₂O₄与KMnO₄反应生成锰离子和二氧化碳，离子反应为：2MnO₄⁺+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；生成的Mn²⁺是该反应的催化剂，故滴定过程中发现褪色速率先慢后逐渐加快；
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；生成的Mn²⁺是该反应的催化剂；
③根据2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，则n（H₂C₂O₄•2H₂O）=n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×cV×10^-3mol，产品中H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数为$\frac{\frac{5}{2}×cV×1{0}^{-3}×126}{m}×100%$=$\frac{0.315cV}{m}×100%$；
故答案为：$\frac{0.315cV}{m}×100%$．

点评 本题本题考查了物质制备方案设计，主要考查了化学方程式的书写、实验方案评价、氧化还原反应滴定等，题目难度中等，侧重于考查学生的分析问题和解决问题的能量，注意相关基础知识的学习与积累．