Question

14．乙二酸（H₂C₂O₄）俗名草酸，可用于除銹、織物漂白等．一種制備草酸的簡(jiǎn)要流程如圖：

完成下列填空：
（1）步驟I生成甲酸鈉、步驟Ⅱ加熱放出H₂，寫出操作Ⅱ的化學(xué)反應(yīng)方程式．2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑
（2）步驟Ⅱ和 V都是過(guò)濾，濾渣分別為CaC₂O₄和CaSO₄．寫出試劑a和試劑b的化學(xué)式．
試劑aCa（OH）₂    試劑bH₂SO₄
（3）將草酸溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥等操作，最終獲得草酸晶體．
（4）H₂C₂O₄加熱分解的產(chǎn)物為CO₂、CO、H₂O．用純凈的草酸晶體不能證明有H₂O生成，原因是草酸晶體中含有水．
（5）草酸晶體的純度測(cè)定：稱取草酸晶體0.250g置于燒杯中，并加一定量水溶解．將硫酸酸化的0.0400mol/L KMnO₄溶液置于酸式滴定管中，滴定過(guò)程中生成CO₂和MnSO₄．終點(diǎn)時(shí)消耗KMnO₄溶液25.00mL．則H₂C₂O₄的含量為50.4%%．
（6）在滴定時(shí)，向草酸溶液中勻速滴入酸性KMnO₄溶液，溶液的褪色速度總是先慢后快．推測(cè)上述現(xiàn)象與Mn²⁺離子有關(guān)．原因是生成的Mn²⁺對(duì)此反應(yīng)起催化劑的作用．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，一定條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成甲酸鈉，反應(yīng)方程式為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$HCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉，由原子守恒可知有氫氣生成，反應(yīng)方程式為：2HCOONa$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．Na₂C₂O₄與Ca（OH）₂ 反應(yīng)得到CaC₂O₄和NaOH，過(guò)濾得濾渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄與CaC₂O₄反應(yīng)生成CaSO₄和H₂C₂O₄．
（1）加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成Na₂C₂O₄和H₂；
（2）根據(jù)題意Na₂C₂O₄與Ca（OH）₂ 反應(yīng)得到CaC₂O₄和NaOH，過(guò)濾得濾渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄與CaC₂O₄反應(yīng)生成CaSO₄和H₂C₂O₄；
（3）從溶液中制取晶體，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥的方法；
（4）草酸晶體中含有結(jié)晶水；
（5）用燒杯溶解固體，酸性高錳酸鉀置于酸式滴定管中，根據(jù)5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=1OCO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O計(jì)算；
（6）反應(yīng)生成Mn²⁺．

解答 解：根據(jù)流程圖知，一定條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成甲酸鈉，反應(yīng)方程式為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$HCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉，由原子守恒可知有氫氣生成，反應(yīng)方程式為：2HCOONa$\frac{\underline{\;催化劑\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．Na₂C₂O₄與Ca（OH）₂ 反應(yīng)得到CaC₂O₄和NaOH，過(guò)濾得濾渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄與CaC₂O₄反應(yīng)生成CaSO₄和H₂C₂O₄．
（1）加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成Na₂C₂O₄和H₂，方程式為：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑，故答案為：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）Na₂C₂O₄與Ca（OH）₂ 反應(yīng)得到CaC₂O₄和NaOH，過(guò)濾得濾渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄與CaC₂O₄反應(yīng)生成CaSO₄和H₂C₂O₄，過(guò)濾得濾渣CaSO₄，濾液H₂C₂O₄溶液；
故答案為：Ca（OH）₂；H₂SO₄；
（3）溶液得到草酸晶體，需要經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌、干燥，故答案為：冷卻結(jié)晶；過(guò)濾洗滌；
（4）草酸晶體中含有結(jié)晶水，不能證明有水生成，故答案為：H₂O；草酸晶體中含有水；
（5）用燒杯溶解固體，酸性高錳酸鉀置于酸式滴定管中，
由關(guān)系式 2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知
          2        5
0.04mol•L^-1×0.025L n
n=0.001mol
草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.001mol×126g/mol}{0.250g}$×100%=50.4%，故答案為：燒杯；酸式滴定管；50.4%；
（6）生成的Mn²⁺對(duì)此反應(yīng)起催化劑的作用，速率加快，隨反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減小，
故答案為：Mn²⁺；生成的Mn²⁺對(duì)此反應(yīng)起催化劑的作用．

點(diǎn)評(píng) 主要考查了草酸的性質(zhì)與制備，涉及知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練，旨在考查學(xué)生靈活運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．