题目内容

4．草酸（乙二酸）可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产．一种制备草酸晶体 （含2个结晶水） 的流程如图，回答下列问题：

（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2Mpa}$HCOONa、2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na2C2O4+H2↑．
（2）该制备中有两次过滤操作，过滤操作①的滤渣是CaC2O4 ；过滤操作②的滤液是H2C2O4溶液、H2SO4溶液．
（3）制备过程中③和④两个步骤的目的是分别循环利用氢氧化钠和硫酸，能降低成本，减小污染．
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制得草酸．该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是Na2SO4．
（5）结晶水合草酸成品的纯度可用酸性KMnO4溶液滴定的方法进行测定．滴定中反应的离子方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O． 称量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500mol•L-1的酸性KMnO4溶液滴定，至浅红色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00mL，计算该成品的纯度为94.5%．

分析 （1）根据反应物、生成物和反应条件写出反应方程式；
（2）氢氧化钙和草酸钠溶液反应生成氢氧化钠和草酸钙，草酸钙难溶于水，草酸钙和稀硫酸反应生成草酸和硫酸钙，硫酸钙是微溶物；
（3）循环利用的物质能降低成本，减少污染；
（4）甲酸钠和硫酸反应生成硫酸钠，硫酸钠是可溶性物质；
（5）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，根据草酸和高锰酸钾之间的关系式计算草酸的物质的量，再根据质量分数公式计算其纯度．

解答 解：（1）根据流程图知，200℃、2MPa条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠，反应方程式为：CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2Mpa}$HCOONa，加热条件下，甲酸钠脱氢生成草酸钠和氢气，反应方程式为：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na2C2O4+H2↑，
故答案为：CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2Mpa}$HCOONa；2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na2C2O4+H2↑；
（2）氢氧化钙和草酸钠溶液反应生成氢氧化钠和草酸钙，草酸钙难溶于水，所以过滤操作①的滤液是氢氧化钠溶液，滤渣是CaC2O4，草酸钙和稀硫酸反应生成草酸和硫酸钙，硫酸钙是微溶物，该操作过程中，稀硫酸过量，所以过滤操作②的滤液是H2C2O4溶液、H2SO4溶液，滤渣是 CaSO4，
故答案为：CaC2O4 ；H2C2O4溶液、H2SO4溶液；
（3）氢氧化钠和硫酸都具有腐蚀性，能污染环境，分别循环利用氢氧化钠和硫酸能降低成本，减小污染，
故答案为：分别循环利用氢氧化钠和硫酸能降低成本，减小污染；
（4）甲酸钠和硫酸反应生成硫酸钠，硫酸钠是可溶性物质，存在于溶液中，所以含有的杂质主要是Na2SO4，
故答案为：Na2SO4；
（5）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，离子反应方程式为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，
设草酸的物质的量为xmol，则：
5H2C2O4+6H++2MnO4-=10CO2↑+2Mn2++8H2O
5mol        2mol
x         0.0500mol•L-1×0.015L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol•L-1×0.015L
解得x=0.001875mol，
故其纯度为：$\frac{0.001875mol×126g/mol}{0.25g}$×100%=94.5%，
故答案为：5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O；94.5%．

点评 本题考查制备方案的设计，题目难度中等，注意明确操作时发生的化学反应、常见的操作名称，难点是计算草酸结晶水合物的纯度，需要根据方程式进行分析解答，试题培养了学生的分析能力及化学实验能力．

练习册系列答案
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12．粗铜精炼后的阳极泥含有Cu、Au（金）和PbSO4等杂质，湿法处理阳极泥进行综合利用的流程如下：

（1）用CuSO4做电解液电解含铜、金、铅的粗铜，阳极的电极反应式有：Pb-2e-+SO42-=PbSO4和Cu-2e-=Cu2+．
（2）焙烧阳极泥时，为了提高焙烧效率，采取的合理措施是将阳极泥粉碎，逆流焙烧等．
（3）操作I的主要步骤为蒸发浓缩，降温结晶，过滤．
（4）写出用SO2还原AuCl4-的离子方程式2AuCl4-+3SO2+6H2O=2Au+3SO42-+8Cl-+12H+．
（5）为了减少废液排放、充分利用有用资源，工业上将滤液1并入硫酸铜溶液进行循环操作，请指出流程图中另一处类似的做法用滤液2溶解碱浸渣（或并入硝酸中）．
（6）已知298K时，Ksp（PbCO3）=1.46×10-13，Ksp（PbSO4）=1.82×10-8，用离子方程式表示加入碳酸钠溶液的作用PbSO4（s）+CO32-（aq）?PbCO3（s）+SO42-（aq）．
13．下列叙述中正确的是（　　）
A．除零族元素外，短周期元素的最高化合价在数值上都等于该元素所属的族序数
B．除短周期外，其他周期均有18种元素
C．碱金属元素是指ⅠA族的所有元素
D．副族元素中没有非金属元素
12．世界环保联盟建议全面禁止使用氯气用于饮用水的消毒，而建议采用高效“绿色”消毒剂二氧化氯．二氧化氯是一种极易爆炸的强氧化性气体，易溶于水、不稳定、呈黄绿色，在生产和使用时必须尽量用稀有气体进行稀释，同时需要避免光照、震动或加热．实验室以电解法制备ClO2的流程如下：

（1）ClO2中所有原子不是（填“是”或“不是”）都满足8电子结构．如图所示电解法制得的产物中杂质气体B能使石蕊试液显蓝色，除去杂质气体可选用C．
A．饱和食盐水　 B．碱石灰　 C．浓硫酸　 D．蒸馏水
（2）稳定性二氧化氯是为推广二氧化氯而开发的新型产品，下列说法正确的是ABCD．
A．二氧化氯可广泛用于工业和饮用水处理
B．应用在食品工业中能有效地延长食品贮藏期
C．稳定性二氧化氯的出现大大增加了二氧化氯的使用范围
D．在工作区和成品储藏室内，要有通风装置和监测及警报装置
（3）欧洲国家主要采用氯酸钠氧化浓盐酸制备．化学反应方程式为2NaClO3+4HCl（浓）═2NaCl+Cl2↑+2ClO2↑+2H2O．缺点主要是产率低、产品难以分离，还可能污染环境．
（4）我国广泛采用经干燥空气稀释的氯气与固体亚氯酸钠（NaClO2）反应制备，化学方程式是2NaClO2+Cl2═2NaCl+2ClO2，此法相比欧洲方法的优点是安全性好，没有产生毒副产品．
（5）科学家又研究出了一种新的制备方法，利用硫酸酸化的草酸（H2C2O4）溶液还原氯酸钠，化学反应方程式为H2C2O4+2NaClO3+H2SO4═Na2SO4+2CO2↑+2ClO2↑+2H2O．此法提高了生产及储存、运输的安全性，原因是反应过程中生成的二氧化碳起到稀释作用．
19．M元素的一个原子失去两个电子并转移到Y元素的两个原子中，形成离子化合物Z，下列  说法不正确的是（　　）
A．Z的熔点较高B．Z可以表示为M2Y
C．Z可能易溶于水D．M形成+2价的阳离子
9．用图中的实验装置制取乙炔．
（1）实验中，调节A管高低的作用是调节水面的高度来控制反应的发生和停止；制取乙炔的化学方程式是CaC2+2H2O→Ca（OH）2+CH≡CH↑；
（2）实验中所用电石不纯，会导致制得的乙炔气体中含有H2S等杂质，不仅使乙炔有特殊难闻的臭味，而且会干扰乙炔的检验．因此用酸性KMnO4溶液检验乙炔之前必须用CuSO4溶液或NaOH溶液除去其中的H2S杂质，乙炔通入酸性KMnO4酸性溶液中，现象是紫色酸性高锰酸钾溶液逐渐褪色，发生反应的反应类型是氧化反应；
（3）乙炔通入溴的CCl4溶液中观察到的现象是溶液褪色该反应的化学方程式为CH≡CH+2Br2→CHBr2CHBr2；
（4）一种与乙炔具有相同最简式的有机物立方烷，其结构简式为．
①其分子式为C8H8，
②该化合物分子的一氯代物有种1同分异构体，二氯代物有种3同分异构体．
16．亚硝酸钠是一种工业盐，用途广泛；外观与食盐非常相似，但毒性较强．某化学兴趣小组对食盐与亚硝酸钠进行了如下探究：
（一）鉴别NaCl和NaNO2
（1）测定溶液pH
用PH试纸分别测定0.1mol•L-1两种盐溶液的pH，测得NaNO2溶液呈碱性．NaNO2溶液呈碱性的原因是NO2-+H2O?HNO2+OH-（用离子方程式解释）．NaNO2溶液中c（HNO2）=c（OH-）-c（H+）（用溶液中其它离子的浓度关系式表示）
（2）沉淀法：取2mL0.1mol•L-1两种盐溶液于试管中，分别滴加几滴稀硝酸银溶液．两只试管均产生白色沉淀．分别滴加几滴稀硝酸并振荡，盛NaNO2溶液的试管中沉淀溶解．
该温度下Ksp（AgNO2）=2×10-8  Ksp（AgCl）=1.8×10-10则反应AgNO2（s）+Cl-（aq）?AgCl（s）+NO2-（aq）的化学平衡常数K=$\frac{100}{9}$（计算结果写成分数）．
（二）实验室可用如下装置（略去部分夹持仪器）备制亚硝酸钠．
已知：①2NO+Na2O2=2NaNO2；②酸性条件下，NO和NO2都能与MnO4-反应生成NO3-和Mn2+；Na2O2能使酸性高锰酸钾溶液褪色．
（1）加热装置A前，先通一段时间N2，目的是排出装置中的空气．
（2）装置B的作用是吸收A中反应生成的二氧化氮气体，生成硝酸，与铜再反应生成一氧化氮气体．仪器C的名称为干燥管，其中盛放的药品为碱石灰（填名称）．
（3）装置F中KMnO4溶液与NO发生反应的离子方程式为3MnO4-+5NO+4H+=5NO3-+3Mn2++2H2O．
13．甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料．
（1）CO2加氢制取低碳醇的反应如下：
反应I：CO2（g）+3H2（g）═CH3OH（g）+H2O（g）△H=-49.0kJ/mol
反应II：2CO2（g）+6H2（g）═CH3CH2OH（g）+3H2O（g）△H=-173.6kJ/mol
则2CH3OH（g）═CH3CH2OH（g）+H2O（g）△H=-75.60kJ•mol-1；
（2）图一为甲醇燃料电池原理图，电极B为正极（填“正”或“负”），请写出该电池的总的化学反应方程式2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O；

（3）甲醇对水质会造成一定的污染，有一种电化学法可消除这种污染，其原理是：通电后，将Co2+氧化成Co3+，然后以Co3+做氧化剂把水中的甲醇氧化成CO2而净化．实验室用图二装置模拟上述过程：
①写出阳极电极反应式Co2+-e-=Co3+；②写出除去甲醇的离子反应方程式6Co3++CH3OH+H2O=CO2↑+6Co2++6H+．
14．以冶铝的废弃物铝灰为原料制取超细α-氧化铝，既降低环境污染又可提高铝资源的利用率．已知铝灰的主要成分为Al2O3（含少量杂质SiO2、FeO、Fe2O3），其制备实验流程如图1：

（1）铝灰中氧化铝与硫酸反应的化学方程式为Al2O3+3H2SO4=Al2（SO4）3+3H2O．
（2）用图2中“滤渣”和NaOH焙烧制备硅酸钠，可采用的装置为B（填选项编号）．
（3）在实验流程中，加30%的H2O2溶液发生的离子反应方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O．
（4）验证“沉铁”后，溶液中是否还含有铁离子的操作方法为静置，溶液澄清后，继续向上层清液中滴加K4[Fe（CN）6]溶液，若无现象，则溶液中不含有铁元素，反之，则有．
（5）若用调节pH溶液“沉铁”，则得到Fe（OH）3，已知：25℃时，Ksp=4.0×10-38，则该温度下反应Fe3++3H2O?Fe（OH）3+3H+的平衡常数为2.5×10-5．
（6）煅烧硫酸铝铵晶体，发生的主要反应为：4NH4Al（SO4）2•12H2O $\frac{\underline{\;1240℃\;}}{\;}$ 2Al2O3+2NH3↑+N2↑+5SO3↑+3SO2↑+53H2O，将产生的气体通过图3所示的装置．
①集气瓶中收集到的气体是N2 （填化学式）．
②KMnO4溶液褪色，发生的离子反应方程式为2MnO4-+5SO2+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+．

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