Question

2．某校化学小组学生利用下图所示装置进行“乙二酸（结构简式为HOOC-COOH，俗名草酸）晶体受热分解”的实验，并验证分解产物中有CO₂和CO．（图中夹持装置及尾气处理装置均已略去）

（1）证明分解产物中有CO₂的现象是装置B中澄清石灰水变浑浊．
（2）证明分解产物中有CO的现象是装置D中澄清石灰水不变浑浊，装置F中黑色氧化铜变为红色固体，装置G中澄清石灰水变浑浊．
（3）实验结束后，装置F中黑色氧化铜完全变为红色固体．简述检验红色固体中是否含有Cu₂O的实验方法、现象、结论（已知Cu₂O溶于稀硫酸生成铜单质和硫酸铜）：取少量红色固体，滴加稀硫酸，观察红色固体是否有溶解，溶液是否变蓝色．
（4）①草酸和草酸钠（Na₂C₂O₄）可以在酸性条件下被KMnO₄、MnO₂氧化．KMnO₄和草酸钠在稀硫酸中反应的离子方程式是2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
②实验室常用草酸钠标定KMnO₄溶液．操作如下：准确称取0.2000g草酸钠，放入锥形瓶中，加100mL稀硫酸溶解，用配制好的KMnO₄溶液滴定．当加入1滴KMnO₄溶液后，锥形瓶中溶液立即由无色变为紫红色，且30s不褪色，即达到滴定终点．重复上述滴定操作三次，实验数据如下表所示．

	滴定前	第一次终点	第二次终点	第三次终点
滴定管 液面刻度	0.00mL	16.02mL	16.00mL	16.01mL

KMnO₄溶液的物质的量浓度的计算式：c（KMnO₄）=$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$．

Answer 1

分析 乙二酸（结构简式为HOOC-COOH，俗名草酸）晶体受热分解”的实验，并验证分解产物中有CO₂和CO流程：A装置乙二酸受热分解，B检验分解产物中有CO₂，在后面的试验中要验证CO的存在，需要用NaOH溶液把乙二酸晶体受热分解生成的二氧化碳除掉，C装置除掉二氧化碳，D检验二氧化碳已经除尽，E干燥CO，F装置利用CO和CuO反应生成二氧化碳的性质，G装置检验二氧化碳的存在，从而证明CO的存在．
（1）利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质来检验，装置B中澄清石灰水变浑浊，；
（2）利用CO和CuO反应生成二氧化碳的性质，来检验二氧化碳的存在，从而证明CO的存在，装置D中澄清石灰水不变浑浊，装置F中黑色氧化铜变为红色固体，装置G中澄清石灰水变浑浊；
（3）Cu与稀硫酸不反应，Cu₂O溶于稀硫酸生成铜单质和硫酸铜，取少量固体与试管中，加稀硫酸，若溶液变蓝色，说明有Cu₂O，若溶液不变色，则不含有Cu₂O；
（4）①KMnO₄和草酸钠在稀硫酸中反应生成硫酸钾、硫酸锰、二氧化碳和水；根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算；
②假设KMnO₄溶液的浓度为c，根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算．

解答 解：（1）二氧化碳通入装置B中，澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；
故答案为：装置B中澄清石灰水变浑浊；
（2）CO和CuO反应生成二氧化碳，二氧化碳使装置G中澄清石灰水变浑浊，先验证A中产生的二氧化碳被NaOH吸收完全，即装置D中澄清石灰水不变浑浊，装置F中黑色氧化铜变为红色固体，装置G中澄清石灰水变浑浊；
故答案为：装置D中澄清石灰水不变浑浊，装置F中黑色氧化铜变为红色固体，装置G中澄清石灰水变浑浊；
（3）Cu与稀硫酸不反应，Cu₂O溶于稀硫酸生成铜单质和硫酸铜，则取少量红色固体于试管中，加稀硫酸，若溶液变蓝色，说明有Cu₂O，若溶液不变色，则不含有Cu₂O，
故答案为：取少量红色固体，滴加稀硫酸，观察红色固体是否有溶解，溶液是否变蓝色；
（4）①KMnO₄和草酸钠在稀硫酸中反应生成硫酸钾、硫酸钠、硫酸锰、二氧化碳和水，则反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根据三次试验数据计算高锰酸钾溶液体积平均值为=$\frac{16.02+16.0+16.01}{3}$=16.01mL，假设KMnO₄溶液的浓度为c，n（C₂O₄^2-）=$\frac{0.2000g}{134g/mol}$，
则：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2mol           5mol
c×0.01601L  $\frac{0.2000g}{134g/mol}$
解得c=$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$，
故答案为：$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$．

点评 本题以乙二酸的分解为背景考查了实验方案设计、氧化还原反应滴定、化学计算等，题目较为综合且具有一定难度，做题时注意把握常见物的性质及检验方法，侧重于考查学生的实验探究能力和计算能力，题目难度中等．