Question

2．淀粉水解的產(chǎn)物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制備草酸，裝置如圖所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去）：實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

①將1：1的淀粉水乳液與少許硫酸（98%）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2：1.5）溶液；
④反應(yīng)3h左右，冷卻，減壓過(guò)濾后得草酸晶體粗品，再重結(jié)晶得草酸晶體．硝酸氧化淀粉水解液過(guò)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(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）實(shí)驗(yàn)①加入98%硫酸少許的目的是：加快淀粉水解的速度（或起到催化劑的作用）．
（2）冷凝水的進(jìn)口是a（填a或b）；實(shí)驗(yàn)中若混酸滴加過(guò)快，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)量下降，其原因是溫度過(guò)高，硝酸濃度過(guò)大，導(dǎo)致H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化．
（3）裝置B的作用是作安全瓶．為使尾氣充分吸收，C中試劑是NaOH溶液．
（4）重結(jié)晶時(shí)，將草酸晶體粗品經(jīng)①加熱溶解、②趁熱過(guò)濾、③冷卻結(jié)晶、④過(guò)濾洗滌⑤干燥等實(shí)驗(yàn)步驟，得到較純凈的草酸晶體．該過(guò)程中可將粗品中溶解度較大的雜質(zhì)在④（填上述步驟序號(hào)）時(shí)除去；而粗品中溶解度較小的雜質(zhì)最后留存在濾紙上（填“濾紙上”或“濾液中”）．
（5）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：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，稱取該樣品0.1200g，加適量水完全溶解，然后用0.02000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)（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，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）根據(jù)濃硫酸的三大特性結(jié)合反應(yīng)解答；
（2）冷凝效果逆流效果好；濃硫酸溶于水放熱；草酸具有還原性，硝酸能進(jìn)一步氧化C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄；
（3）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；反應(yīng)的尾氣中有氮的氧化物，會(huì)污染空氣，需要用氫氧化鈉溶液吸收；
（4）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，通過(guò)重結(jié)晶得草酸晶體時(shí)，草酸晶體析出，溶解度較大的雜質(zhì)留在溶液中，溶解度較小的雜質(zhì)最后過(guò)濾時(shí)留在濾紙上；
（5）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(jià)錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)反應(yīng)計(jì)算．

解答 解：（1）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性、吸水性和脫水性，本題實(shí)驗(yàn)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(dòng)，
故答案為：加快淀粉水解的速度（或起到催化劑的作用）；
（2）冷凝效果逆流效果好，冷凝水的進(jìn)口是a進(jìn)b出，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(jìn)一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳，
故答案為：a；溫度過(guò)高，硝酸濃度過(guò)大，導(dǎo)致H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化；
（3）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，反應(yīng)的尾氣中有氮的氧化物，會(huì)污染空氣，需要用氫氧化鈉溶液吸收，所以C中試劑是NaOH溶液，
故答案為：作安全瓶；NaOH溶液；
（4）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，通過(guò)重結(jié)晶得草酸晶體時(shí)，草酸晶體析出，溶解度較大的雜質(zhì)留在溶液中，應(yīng)該在步驟④中除去，溶解度較小的雜質(zhì)最后過(guò)濾時(shí)留在濾紙上，
故答案為：④；濾紙上；
（5）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(jià)錳離子、二氧化碳和水，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：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；84.0%．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了草酸的制取實(shí)驗(yàn)，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理，熟練進(jìn)行氧化還原計(jì)算是解答的關(guān)鍵，要求具備一定的理論分析能力和計(jì)算解決問(wèn)題的能力，題目難度中等．