Question

20．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，草酸晶体的化学式为H₂C₂O₄•2H₂O；草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解；草酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸钙不溶于水，草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊．
[提出猜想]
猜想一：乙二酸具有不稳定性
根据草酸晶体的组成，该小组同学猜想其受热分解产物为CO、CO₂和H₂O． 设计方案：
（1）请用下列装置组成一套探究并验证其产物的实验装置（草酸晶体分解装置略，连接导管略去）

请回答下列问题：
①装置的连接顺序为：A→C→D→E→B→D
②实验时，在点燃B处酒精灯之前，应进行的操作是收集D处气体，检验CO气体的纯度．装置中碱石灰的作用是除去气体中的CO₂ 和水，提高CO的浓度．  检验产物中有CO的实验现象 是B中黑色固体变红色，D中澄清石灰水变浑浊．
③整套装置存在不合理之处为没有CO尾气的处理装置．
猜想二：乙二酸具有还原性设计方案：
（2）该小组同学向酸化的KMnO₄溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO₄溶液褪色并产生一种气体，从而判断草酸具有较强的还原性．该反应的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）①猜想其产物为CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解．草酸钙不溶于水、草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊、草酸蒸气在低温下可冷凝为固体，可知先冷凝挥发出的草酸，再检验水蒸气的生成，检验二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通过灼热的氧化铜检验一氧化碳气体的存在，利用反应后生成的二氧化碳通入澄清石灰水变浑浊证明一氧化碳的存在；
②CO为可燃性气体，加热之前必须验纯，碱石灰可以吸收草酸分解产生的二氧化碳和水，进而提高CO的浓度，检验产物中CO的实验现象是B中黑色氧化铜变红色，生成了澄清石灰水变浑浊的气体；
③一氧化碳有毒，会污染空气，需要尾气处理装置；
（2）酸化的KMnO₄溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO₄溶液褪色并产生一种气体，得到气体为二氧化碳，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，结合电子守恒、原子守恒、电荷守恒配平反应的离子方程式．

解答 解：（1）①分解产物为CO、CO₂和H₂O，检验时应该先用无水硫酸铜检验水蒸气，然后用澄清石灰水检验二氧化碳，最后用加热的CuO和澄清石灰水检验CO，所以仪器的连接顺序为：A→C→D→E→B→D，
故答案为：C；E；
②CO为可燃性气体，加热之前必须验纯，所以在点燃B处酒精灯之前必须验纯，碱石灰可以吸收草酸分解产生的二氧化碳和水，进而提高CO的浓度，当装置B中黑色固体变成红色，且装置D澄清石灰水变浑浊，则证明混合气体中含有CO，
故答案为：收集D处气体，检验CO气体的纯度；除去气体中的CO₂ 和水，提高CO的浓度；B中黑色固体变红色，D中澄清石灰水变浑浊；
③一氧化碳有毒污染空气，需要尾气处理装置，一氧化碳尾气的处理方法为点燃，操作时将气体通到酒精灯火焰上燃烧，
故答案为：没有CO尾气的处理装置；
（2）酸化的KMnO₄溶液中滴入过量的草酸溶液，发现酸性KMnO₄溶液褪色并产生一种气体，得到气体为二氧化碳，MnO₄^-被还原为Mn²⁺，反应离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

点评 本题考查性质实验方案设计，涉及物质性质探究与检验、对装置的分析与评价、氧化还原反应等，明确物质性质及实验操作原理为解答关键，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力．