Question

9．草酸是一種酸，草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）易溶于水，熔點較低，加熱會熔化、氣化和分解．草酸（H₂C₂O₄）與氫氧化鈣的反應(yīng)：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O．
【分析討論】
（1）草酸的水溶液的pH＜7（填“＞”、“=”、“＜”）
（2）實驗室可用加熱草酸晶體分解的方法獲得CO
①先加熱草酸晶體生成CO、CO₂和H₂O，其化學(xué)方程式是H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑；
②再將生成的混合氣體通過NaOH溶液吸收CO₂，其化學(xué)方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
③最后用圖1裝置收集CO，氣體應(yīng)從b 端進入（選填“a”或“b”）．

【實驗反思】
（3）甲認(rèn)為圖2中試管口應(yīng)略向下傾斜，老師、同學(xué)討論后一致認(rèn)為裝置是正確的，理由是防止草酸加熱熔化將導(dǎo)管堵塞．
（4）實驗中觀察到澄清石灰水變渾濁，乙認(rèn)為一定是由草酸晶體受熱分解產(chǎn)生的CO₂所導(dǎo)致，丙認(rèn)為乙的結(jié)論不嚴(yán)密，理由是草酸加熱氣化產(chǎn)生草酸（H₂C₂O₄）蒸氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成CaC₂O₄沉淀．
【生活鏈接】菠菜營養(yǎng)豐富，但菠菜豆腐同食，易得結(jié)石（主要成分：草酸鈣晶體），小組同學(xué)對草酸鈣晶體的性質(zhì)及組成產(chǎn)生了興趣．
【性質(zhì)探究】按圖3裝置將草酸鈣晶體（CaC₂O₄•xH₂O）樣品高溫加熱，使其完全分解并檢驗產(chǎn)生的氣體．
【問題討論】
（5）B中觀察到硫酸銅粉末變藍(lán)現(xiàn)象，說明反應(yīng)生成了水；
（6）C、G中澄清石灰水均變渾濁，說明反應(yīng)還生成CO和CO₂氣體．
（7）反應(yīng)開始前通入氮氣的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣或除去裝置中的水、二氧化碳和氧氣．
【組成確定】
（8）利用熱分析儀對草酸鈣晶體（CaC₂O₄•xH₂O）進行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量-分解溫度的關(guān)系如圖4．
①溫度為200℃左右時，晶體全部失去結(jié)晶水，晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為1.8g．
②計算CaC₂O₄•xH₂O中的x（CaC₂O₄的相對分子質(zhì)量：128），x=1．
③800℃以上時，經(jīng)檢驗殘留固體為氧化物，圖中m的值是5.6g．
④寫出固體質(zhì)量由12.8g變?yōu)?0.0g時的化學(xué)方程式CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO↑+CaCO₃．

Answer 1

分析 【分析討論】（1）根據(jù)草酸（H₂C₂O₄）與氫氧化鈣的反應(yīng)：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O，推測其酸堿性；
（2）根據(jù)“加熱草酸晶體生成CO、CO₂和H₂O”，找出反應(yīng)物、生成物，書寫化學(xué)方程式；考慮用圖1裝置排水法收集CO的方法“短管進，長管出”．
【實驗反思】（3）試管口應(yīng)略向下傾斜，應(yīng)考慮 防止草酸加熱融化將導(dǎo)管堵塞．
（4）分析此問，考慮草酸加熱氣化產(chǎn)生草酸（H₂C₂O₄）蒸氣與氫氧化鈣會反應(yīng)生成CaC₂O₄沉淀；
【問題討論】（5）考慮將草酸鈣晶體（CaC₂O₄•xH₂O）樣品高溫加熱，生成水；
（6）考慮C、G中澄清石灰水均變渾濁的原因；
（7）反應(yīng)開始前通入氮氣的目的，考慮排除干．
【組成確定】
（8）根據(jù)圖4進行分析：①溫度為200℃左右時，晶體全部失去結(jié)晶水，由圖中數(shù)據(jù)可計算．
②因為CaC₂O₄的相對分子質(zhì)量：128，根據(jù)圖象可知0～200℃是晶體失去結(jié)晶水的過程，根據(jù)關(guān)系式CaC₂O₄•xH₂O～CaC₂O₄，進行計算．
③800℃以上時，經(jīng)檢驗殘留固體為氧化物氧化鈣，根據(jù)化學(xué)方程式，進行計算．
④400℃時草酸鈣分解，其質(zhì)量由12.8g變?yōu)?0.0g，生成碳酸鈣和CO固體，根據(jù)反應(yīng)物、生成物，進行書寫化學(xué)方程式．

解答 解：【分析討論】
（1）根據(jù)草酸（H₂C₂O₄）與氫氧化鈣的反應(yīng)：H₂C₂O₄+Ca（OH）₂═CaC₂O₄↓（白色）+2H₂O，推測草酸的水溶液的pH＜7；
（2）①根據(jù)“加熱草酸晶體生成CO、CO₂和H₂O”，故其化學(xué)方程式是H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑；
②NaOH溶液吸收CO₂的化學(xué)方程式是2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；
③用圖1裝置排水法收集CO，氣體應(yīng)從b端進入．
【實驗反思】
（3）甲認(rèn)為圖2中試管口應(yīng)略向下傾斜，應(yīng)考慮防止草酸加熱熔化將導(dǎo)管堵塞．
（4）實驗中觀察到澄清石灰水變渾濁，乙認(rèn)為一定是由草酸晶體受熱分解產(chǎn)生的CO₂所導(dǎo)致，丙認(rèn)為乙的結(jié)論不嚴(yán)密，理由是草酸加熱氣化產(chǎn)生草酸（H₂C₂O₄）蒸氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成CaC₂O₄沉淀．
【問題討論】
（5）將草酸鈣晶體（CaC₂O₄•xH₂O）樣品高溫加熱，B中觀察到硫酸銅粉末變藍(lán)現(xiàn)象，說明反應(yīng)生成了水；
（6）C中澄清石灰水均變渾濁，說明反應(yīng)還生成CO₂氣體；G中澄清石灰水均變渾濁，說明反應(yīng)還生成CO氣體，因為一氧化碳與氧化銅反應(yīng)會生成二氧化碳．
（7）反應(yīng)開始前通入氮氣的目的是排盡裝置內(nèi)的空氣或除去裝置中的水、二氧化碳和氧氣．
【組成確定】
（8）利用熱分析儀對草酸鈣晶體（CaC₂O₄•xH₂O）進行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量-分解溫度的關(guān)系如圖4．
①溫度為200℃左右時，晶體全部失去結(jié)晶水，晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為14.6g-12.8g=1.8g．
②因為CaC₂O₄的相對分子質(zhì)量：128，根據(jù)圖象可知0～200℃是晶體失去結(jié)晶水的過程，14.6克CaC₂O₄•xH₂O失去水后生成12.8克CaC₂O₄，根據(jù)
CaC₂O₄•xH₂O～CaC₂O₄，
128+18x     128
14.6g       12.8g
則$\frac{128+18x}{128}=\frac{14.6g}{12.8g}$，解得x═1．
③800℃以上時，經(jīng)檢驗殘留固體為氧化物，設(shè)生成氧化鈣的質(zhì)量為x．
CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaO+CO↑+CO₂↑．
128      56
12.8g     x
$\frac{128}{56}=\frac{12.8g}{x}$，解得x=5.6個，即圖中m的值是5.6g．
④400℃時草酸鈣分解，其質(zhì)量由12.8g變?yōu)?0.0g，生成碳酸鈣和CO固體，故其反應(yīng)的化學(xué)方程式是：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．
故答案為：
【分析討論】（1）＜
（2）①H₂C₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O↑（反應(yīng)物寫H₂C₂O₄，方程式正確也給分）
②2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O；③b
【實驗反思】（3）防止草酸加熱熔化將導(dǎo)管堵塞；
（4）草酸加熱氣化產(chǎn)生草酸（H₂C₂O₄）蒸氣與氫氧化鈣反應(yīng)生成CaC₂O₄沉淀；
【性質(zhì)探究】（5）硫酸銅粉末變藍(lán)；（6）CO；CO₂；
（7）排盡裝置內(nèi)的空氣或除去裝置中的水、二氧化碳和氧氣（學(xué)生答除去裝置內(nèi)的水和二氧化碳給分）
【組成確定】（8）①1.8  ②1  ③5.6g  ④CaC₂O₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$CO↑+CaCO₃

點評 本題通過實驗的方式探究了菠菜不能與豆腐同食的原因，考查了學(xué)生應(yīng)用化學(xué)知識解決生活中實際問題的能力，解答時一要熟悉常見物質(zhì)的檢驗、鑒定方法，二要挖掘題目信息并靈活應(yīng)用，仔細(xì)分析和解決問題．