Question

10．草酸（H₂C₂O₄）是一種重要的有機化工原料．為探究草酸的性質(zhì)，某化學研究性學習小組查閱了有關資料，有關物質(zhì)的部分性質(zhì)如下表：

物質(zhì)	熔點/℃	化學性質(zhì)
H2C2O4	189.5℃	二元弱酸，有毒，具有腐蝕性，易溶于水，100℃開始升華，157℃時開始分解，與濃硫酸混合加熱會產(chǎn)生CO2、CO和H2O．草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物

【實驗一】根據(jù)下圖提供的儀器和試劑（可重復使用），設計實驗證明草酸受熱分解的產(chǎn)物中含有CO₂和CO（部分夾持儀器和加熱裝置省略）．

（1）用字母表示接口的正確連接順序：a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c（部分裝置可重復使用）．
（2）用上圖提供的儀器和試劑做實驗時，裝置B中出現(xiàn)白色渾濁，也不能說明一定有CO₂，請你提出改進意見：在A與B之間添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）．
（3）利用改進后的裝置進行實驗時，要先加熱A（填“A”“B”“C”“D”或“E”，下同）裝置，后加熱E裝置．
【實驗二】利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應來探究“條件對化學反應速率的影響”．
（4）實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需的時間來判斷反應的快慢．該小組設計了如下方案．

編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1	體積/mL
Ⅰ	0.10	2.0	0.010	4.0	25
Ⅱ	0.20	2.0	0.010	4.0	25
Ⅲ	0.20	2.0	0.010	4.0	50

①已知反應后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄，為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿足的關系為n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5（或5：2）．
②探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是Ⅱ和Ⅲ；探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是I和Ⅱ．
【實驗三】H₂C₂O₄溶液濃度的測定．
某同學取一定量草酸晶體配置成100mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，然后用0.10mol•L^-1的KMnO₄標準溶液滴定該溶液，到達滴定終點時共消耗KMnO₄標準溶液24.00mL．
（5）①KMnO₄標準溶液應用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管盛裝，滴定終點時的現(xiàn)象是溶液變?yōu)樽霞t色且30s內(nèi)不變色．
②該同學配制的H₂C₂O₄溶液的物質(zhì)的量濃度為0.24mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，CO檢驗還原性，能還原黑色的CuO，生成的二氧化碳用澄清的石灰水檢驗，因為CO和CuO反應生成二氧化碳，所以應該先檢驗二氧化碳后檢驗CO；
（2）加熱時草酸易揮發(fā)，草酸和氫氧化鈣反應生成草酸氫鈣沉淀；
（3）一氧化碳和氧氣反應在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣；
（4）①高錳酸鉀和草酸反應方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應該稍微過量；
②探究溫度對化學反應速率影響，這兩組實驗應該只有溫度一個變量，其余條件都相同；
探究反應物濃度對化學反應速率影響的兩組實驗應該只有反應物濃度一個變量，其余條件都相同；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管盛放；
滴定終點現(xiàn)象為溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色；
②根據(jù)高錳酸鉀和草酸之間的關系式計算草酸物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）為證明草酸的受熱分解產(chǎn)物中含有CO₂和CO，先將混合氣體通入澄清的石灰水檢驗CO₂，如果澄清的石灰水變渾濁，則證明含有CO₂氣體，再用NaOH溶液吸收CO₂，再將洗氣后的氣體進行干燥，然后將氣體再通過黑色的CuO裝置，CO和黑色的CuO反應生成Cu和CO₂，再用澄清的石灰水檢驗CO₂是否存在，如果澄清石灰水變渾濁，則證明該混合氣體中含有CO，注意洗氣裝置、干燥裝置中的導氣管應該是“長進短出”，所以其排列順序是a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c，
故答案為：a→b→c→f→g→d→e→h→i→b→c；
（2）草酸加熱100℃開始升華，157℃時開始分解，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，加熱時草酸易揮發(fā)，生成的碳氧化物中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應生成草酸氫鈣沉淀，從而干擾實驗現(xiàn)象，為防止干擾實驗，在A與B之間添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管），
故答案為：在A與B之間添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）；
（3）一氧化碳和氧氣反應在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣，所以應先加熱A后加熱E，
故答案為：A；E；
（4）①高錳酸鉀和草酸反應方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應該稍微過量，所以n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5，
故答案為：2.5（或5：2）；
②探究溫度對化學反應速率影響，這兩組實驗應該只有溫度一個變量，其余條件都相同，所以應該是II和III；
探究反應物濃度對化學反應速率影響的兩組實驗應該只有反應物濃度一個變量，其余條件都相同，所以應該是I和II；
故答案為：Ⅱ和Ⅲ；I和Ⅱ；
（5）①酸性溶液只能用酸式滴定管盛放，酸性高錳酸鉀溶液呈酸性，所以應該用酸式滴定管盛放；
滴定終點現(xiàn)象為溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色，
故答案為：酸式；溶液變?yōu)樽霞t色且30 s內(nèi)不變色；
②設草酸的物質(zhì)的量濃度是xmol/L，
5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
5mol    2mol
0.025xmol （0.10×0.024）mol
5mol：2mol=0.025xmol：（0.10×0.024）mol
x=$\frac{（0.10×0.024）mol×5mol}{2mol×0.025mol}$=0.24，
故答案為：0.24 mol•L^-1．

點評 本題考查探究物質(zhì)的組成及含量測定、化學反應速率影響因素等知識點，綜合性較強，明確實驗原理是解本題關鍵，難點是物質(zhì)檢驗先后順序，同時考查學生實驗操作能力及思維的縝密性，注意（3）題酒精燈點燃先后順序，為易錯點．