Question

11．草酸（乙二酸）可作還原劑和沉淀劑，用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)．一種制備草酸的工藝流程如圖甲所示：

回答下列問(wèn)題：
（1）該制備工藝中有兩次過(guò)濾操作，過(guò)濾操作①的濾渣是CaC₂O₄；過(guò)濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液和H₂SO₄溶液．
（2）工藝過(guò)程③的目的是分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染．工藝過(guò)程中還有一處與③的目的一樣，其中涉及到的試劑是NaOH．
（3）有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸．該方案的缺點(diǎn)是產(chǎn)品不純，其中含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄．
（4）草酸成品的純度用高錳酸鉀滴定法測(cè)定．
①寫出滴定反應(yīng)的離子方程式5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
②稱量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至淺粉色不消褪，滴定起始點(diǎn)和終點(diǎn)的液面位置如圖乙，則消耗KMnO₄溶液體積為18.10mL．計(jì)算該成品的純度81.45%．
③下列操作會(huì)導(dǎo)致草酸成品的純度的測(cè)定結(jié)果偏高的是bcd．
a．未干燥錐形瓶         b．滴定起始時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡
c．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)    d．滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗．

Answer 1

分析 （1）氫氧化鈣和草酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉和草酸鈣，草酸鈣難溶于水，草酸鈣和稀硫酸反應(yīng)生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物；
（2）循環(huán)利用的物質(zhì)能降低成本，減少污染；
（3）甲酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質(zhì)；
（4）酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時(shí)自身被還原生成二價(jià)錳離子，根據(jù)草酸和高錳酸鉀之間的關(guān)系式計(jì)算草酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算其純度，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，分析不當(dāng)操作對(duì)V（標(biāo)準(zhǔn)）的影響，以此判斷濃度的誤差．

解答 解：（1）氫氧化鈣和草酸鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鈉和草酸鈣，草酸鈣難溶于水，所以過(guò)濾操作①的濾液是氫氧化鈉溶液，濾渣是CaC₂O₄，草酸鈣和稀硫酸反應(yīng)生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物，該操作過(guò)程中，稀硫酸過(guò)量，所以過(guò)濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，
故答案為：CaC₂O₄ ；H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液；
（2）硫酸和氫氧化鈉都具有腐蝕性，能污染環(huán)境，分別循環(huán)利用硫酸和氫氧化鈉溶液，能降低成本，
故答案為：分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染；NaOH；
（3）甲酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質(zhì)，存在于溶液中，所以含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄，
故答案為：Na₂SO₄；
（4）①酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時(shí)自身被還原生成二價(jià)錳離子，離子反應(yīng)方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
②根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)，注意滴定管精確到0.01mL，讀數(shù)為18.10mL，故消耗KMnO₄溶液體積為18.10mL，設(shè)草酸的物質(zhì)的量為xmol，則：
5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5mol        2mol
x         0.0500mol•L^-1×0.018L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol•L^-1×0.015L
解得x=0.00225mol，
故其純度=$\frac{0.00225mol×126g/mol}{0.25g}$×100%=81.45%，
故答案為：81.45%；
③根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$分析，當(dāng)加入的標(biāo)準(zhǔn)液偏多，理論上草酸的濃度偏大，但實(shí)際上其純度偏小，
a．未干燥錐形瓶，對(duì)溶質(zhì)的物質(zhì)的量無(wú)影響，不影響測(cè)定；        
b．滴定起始時(shí)滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，可知V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，c（待測(cè)）偏大；
c．滴定終點(diǎn)時(shí)仰視讀數(shù)，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，將標(biāo)準(zhǔn)液讀數(shù)度大，V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，c（待測(cè)）偏大；
d．滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗，根據(jù)c（待測(cè)）=$\frac{c（標(biāo)注）×V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，表面上有水，加入的標(biāo)準(zhǔn)液偏多，可知V（標(biāo)準(zhǔn)）偏大，c（待測(cè)）偏大；
故選bcd．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)與技術(shù)，明確操作時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、常見(jiàn)的操作名稱，難點(diǎn)是計(jì)算草酸結(jié)晶水合物的純度，根據(jù)方程式進(jìn)行分析解答，難度中等．