Question

3．淀粉水解的產(chǎn)物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制備草酸，裝置如圖1所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去）：

實驗過程如下：
①將1：1的淀粉水乳液與少許98%硫酸加入燒杯中，水浴加熱至85～90℃，保持30min，然后逐漸將溫度降至60℃左右；
②將一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中；
③控制反應(yīng)液溫度在55～60℃條件下，邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸（65% HNO₃與98% H₂SO₄的質(zhì)量比為4：3）溶液；
④反應(yīng)3h左右，冷卻，減壓過濾后再重結(jié)晶得草酸晶體．
硝酸氧化淀粉水解液過程中可發(fā)生下列反應(yīng)：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃→6CO₂↑+8NO↑+10H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃→6CO₂↑+2NO↑+4H₂O
請回答下列問題：
（1）實驗①加入98%硫酸少許的目的是加快淀粉水解的速率（或起到催化劑的作用）．
（2）檢驗淀粉是否水解完全所用的試劑為碘水．
（3）冷凝水的進口是a（填“a”或“b”）．
（4）裝置B的作用為安全瓶．
（5）實驗中若混酸滴加過快，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)量下降，其原因是溫度過高，硝酸濃度過大，導(dǎo)致H₂C₂O₄進一步被氧化．
（6）當(dāng)尾氣中n（NO₂）：n（NO）=1：1時，過量的NaOH溶液能將氮氧化物全部吸收，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為NO₂+NO+2NaOH═2NaNO₂+H₂O，若用步驟④后含硫酸的母液來吸收氮氧化物，其優(yōu)點是提高HNO₃利用率，缺點是NO_x（或氮氧化物）吸收不完全．
（7）將產(chǎn)品在恒溫箱內(nèi)約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，該反應(yīng)的離子方程式為2MnO${\;}_{4}^{-}$+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．稱取該樣品0.12g，加適量水完全溶解，然后用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至終點（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如圖2所示，則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.0%．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有吸水性和催化能力，硝酸氧化淀粉生成草酸，通過濃硫酸吸水水分促進向正反應(yīng)方向移動；
（2）淀粉遇碘試液變藍色，所以可以用碘水檢驗淀粉；
（3）冷凝管的作用是冷凝蒸氣，起到冷凝回流作用，冷凝管中水流方向為逆流；
（4）有緩沖作用裝置能防止倒吸；
（5）硝酸濃度過大，會導(dǎo)致酸過量，將導(dǎo)致葡萄糖（C₆H₁₂O₆）被氧化為CO₂，且H₂C₂O₄進一步被氧化；
（6）優(yōu)點：提高HNO₃利用率（或循環(huán)使用氮氧化物）； 缺點：NO_x（或氮氧化物）吸收不完全；
（7）高錳酸鉀為紫紅色，過程中不需要加指示劑；在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)反應(yīng)計算．

解答 解：（1）濃硫酸具有強氧化性、吸水性和脫水性，本題實驗是將C₆H₁₂O₆用硝酸氧化可以制備草酸，濃硫酸作催化劑且濃硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移動，所以濃硫酸的作用是加快淀粉水解的速率（或起到催化劑的作用），
故答案為：加快淀粉水解的速率（或起到催化劑的作用）；
（2）淀粉遇碘變藍色，在已經(jīng)水解的淀粉溶液中滴加幾滴碘液，溶液顯藍色，則證明淀粉沒有完全水解；溶液若不顯色，則證明淀粉完全水解，
故答案為：碘水；
（3）凝管的作用是冷凝蒸氣，起到冷凝回流作用，冷凝效果逆流效果好，冷凝水的進口是a進b出，故答案為：a；
（4）裝置B的作用是防止發(fā)生裝置和吸收裝置間發(fā)生倒吸，起到安全瓶的作用，故答案為：作安全瓶；
（5）混酸為65%HNO₃與98%H₂SO₄的混合液，混合液溶于水放熱，溫度高能加快化學(xué)反應(yīng)，硝酸能進一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳，
故答案為：溫度過高，硝酸濃度過大，導(dǎo)致H₂C₂O₄進一步被氧化；
（6）用含硫酸的母液來吸收氮氧化物，會生成硝酸而重復(fù)使用，提高HNO₃利用率；但也會造成吸收不充分，造成環(huán)境污染，
故答案為：提高HNO₃利用率；NO_x（或氮氧化物）吸收不完全；
（7）高錳酸鉀溶液為紫紅色，當(dāng)達到滴定終點時，再滴入高錳酸鉀溶液時，淡紫色不再褪去，草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高錳酸鉀溶液進行滴定，離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，圖示滴定管消耗溶液體積=18.50mL-2.50mL=16.00mL，
n（KMnO₄）=0.016L×0.0200mol•L^-1=3.2×10^-4mol，根據(jù)方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2              5
3.2×10^-4mol    8×10^-4mol    
樣品中二水合草酸的質(zhì)量為m=8×10^-4mol×126g/mol=8×126×10^-4g=0.1008g，
則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.1008g}{0.12g}$×100%=84.0%，
故答案為：84.0%．

點評 本題考查了草酸的制取，為高頻考點，涉及物質(zhì)制備、氧化還原反應(yīng)滴定等知識點，把握實驗的原理、實驗基本操作、熟練進行氧化還原計算是解答的關(guān)鍵，注意各個儀器作用，題目難度中等．