Question

7．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)．一種制備草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）的工藝流程如圖：
（1）寫出第②步脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式2HCOONa$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）用化學(xué)式表示：ACaC₂O₄，濾渣CaSO₄；
（3）如何證明第①步反應(yīng)有甲酸鈉生成，實(shí)驗(yàn)操作為�、俜磻�(yīng)后的溶液于試管中，加入銀氨溶液，加熱有銀鏡現(xiàn)象產(chǎn)生，再加入硫酸，生成的氣體通過澄清石灰水變渾濁，可以證明有甲酸鈉生成；
（4）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；
（5）第③步得到的草酸晶體的純度用高錳酸鉀法測(cè)定．稱量草酸成品0.250g溶于水，用0.0500mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至淺粉紅色半分鐘內(nèi)不消褪，消耗KMNO₄溶液15.00mL，則該草酸成品的純度為94.5%，若上述實(shí)驗(yàn)過程中不慎將KMnO₄溶液滴了1滴至錐形瓶外，則上述計(jì)算結(jié)果偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）

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$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．草酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)得到草酸鈣與氫氧化鈉，濾液是NaOH溶液，A是CaC₂O₄，草酸鈣與硫酸反應(yīng)得到硫酸鈣與草酸鈉，則濾渣為CaSO₄，濾液B為草酸鈉溶液，再經(jīng)過結(jié)晶、干燥得到草酸鈉晶體．
（3）利用銀鏡反應(yīng)檢驗(yàn)生成物中是否含有醛基，發(fā)生銀鏡反應(yīng)后溶液中加入酸進(jìn)行酸化，再將氣體通入澄清的石灰水檢驗(yàn)有二氧化碳生成，可以證明有甲酸鈉生成；
（4）草酸鈉與硫酸混合可得到草酸及硫酸鈉；
（5）發(fā)生反應(yīng)：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根據(jù)方程式計(jì)算樣品中草酸的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；若上述實(shí)驗(yàn)過程中不慎將KMnO₄溶液滴了1滴至錐形瓶外，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀溶液的體積偏大，計(jì)算測(cè)定草酸的質(zhì)量偏大．

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$\frac{\underline{\;一定條件\;}}{\;}$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$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．草酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)得到草酸鈣與氫氧化鈉，濾液是NaOH溶液，A是CaC₂O₄，草酸鈣與硫酸反應(yīng)得到硫酸鈣與草酸鈉，則濾渣為CaSO₄，濾液B為草酸鈉溶液，再經(jīng)過結(jié)晶、干燥得到草酸鈉晶體．
（1）由上述分析可知，第②步脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式為：2HCOONa$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑，
故答案為：2HCOONa$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）由上述分析可知，A為CaC₂O₄，濾渣為CaSO₄，
故答案為：CaC₂O₄；CaSO₄；
（3）證明有甲酸鈉生成的實(shí)驗(yàn)方案為：�、俜磻�(yīng)后的溶液遇于試管中，加入銀氨溶液，加熱有銀鏡現(xiàn)象產(chǎn)生，再加入硫酸，生成的氣體通過澄清石灰水變渾濁，可以證明有甲酸鈉生成，
故答案為：�、俜磻�(yīng)后的溶液于試管中，加入銀氨溶液，加熱有銀鏡現(xiàn)象產(chǎn)生，再加入硫酸，生成的氣體通過澄清石灰水變渾濁，可以證明有甲酸鈉生成；
（4）甲酸鈉脫氫后的產(chǎn)物為草酸鈉，直接用硫酸酸化，生成草酸和硫酸鈉，其中含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄，故答案為：Na₂SO₄；
（5）在測(cè)定過程中，高錳酸鉀為氧化劑，草酸為還原劑，反應(yīng)的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根據(jù)方程式可得關(guān)系式：
5H₂C₂O₄•2H₂O～2KMnO₄
5               2
n             0.05mol/L×15.0×10^-3L
解得n（H₂C₂O₄•2H₂O）=1.875×10^-3mol
則m（H₂C₂O₄•2H₂O）=1.875×10^-3mol×126g/mol=0.236g
所以成品的純度ω=$\frac{0.236g}{0.25g}$×100%=94.5%，
若上述實(shí)驗(yàn)過程中不慎將KMnO₄溶液滴了1滴至錐形瓶外，導(dǎo)致消耗高錳酸鉀溶液的體積偏大，計(jì)算測(cè)定草酸的質(zhì)量偏大，故測(cè)得草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：94.5%；偏高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查實(shí)驗(yàn)制備方案、化學(xué)與技術(shù)、基本操作、工藝流程、氧化還原反應(yīng)滴定計(jì)算、物質(zhì)含量的測(cè)定等，明確原理是解題關(guān)鍵，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，難度中等．