Question

【題目】草酸是一種二元弱酸，可用作還原劑、沉淀劑等。某校課外小組的同學設計利用C2H2氣體制取H2C2O4·2H2O。回答下列問題：

(1)甲組的同學以電石(主要成分CaC2，少量CaS及Ca3P2雜質等)為原料，并用下圖1裝置制取C2H2。

①電石與水反應很快，為了減緩反應速率，裝置A中除用飽和食鹽水代替水之外，還可以采取的措施是__________（寫一種即可）。

②裝置B中，NaClO將H2S、PH3 氧化為硫酸及磷酸，本身被還原為NaCl，其中PH3被氧化的離子方程式為______。該過程中，可能產生新的雜質氣體Cl2，其原因是： _____________（用離子方程式回答）。

(2)乙組的同學根據文獻資料，用Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化C2H2制取H2C2O4·2H2O。制備裝置如上圖2所示：

①裝置D中多孔球泡的作用是______________________。

②裝置D中生成H2C2O4的化學方程式為____________________________。

③從裝置D中得到產品，還需經過_____________（填操作名稱）、過濾、洗滌及干燥。

(3)丙組設計了測定乙組產品中H2C2O4·2H2O的質量分數實驗。他們的實驗步驟如下：準確稱取m g產品于錐形瓶中，加入適量的蒸餾水溶解，再加入少量稀硫酸，然后用c mol·L－1酸性KMnO4標準溶液進行滴定至終點，共消耗標準溶液V mL。

①滴定終點的現象是______________________。

②滴定過程中發(fā)現褪色速率開始很慢后逐漸加快，分析可能的原因是_______________。

③產品中H2C2O4·2H2O的質量分數為_______________（列出含 m、c、V 的表達式）。

Answer 1

【答案】將燒瓶底部置于冰水浴中、控制分液漏斗活塞減緩滴加速度、將電石變?yōu)楦�大的塊狀 PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl- Cl－+ ClO-+2H+ =Cl2↑+H2O 增大氣體和溶液的接觸面積，加快反應速率，使反應充分進行 C2H2+8HNO3(濃) H2C2O4+8NO2+4H2O 蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶 當加入最后一滴標準液后，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內不恢復原來的顏色 生成的 Mn2+是該反應的催化劑

【解析】

(1)①碳化鈣和水反應十分劇烈，可用飽和食鹽水或利用分液漏斗控制滴加液體速度來控制反應速率；

②裝置B用NaClO將H2S氧化為磷酸，將PH3氧化為H3PO4，硫、磷元素化合價升高，則氯元素化合價降低，生成氯離子；酸性條件下，ClO-也能氧化Cl-，生成氯氣；

(2)D中，Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化乙炔制取H2C2O42H2O，反應為：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O，多孔球泡增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應，E裝置防止倒吸，F裝置吸收生成的二氧化氮氣體，將反應后的D濃縮結晶、過濾、洗滌、干燥得產品，據此分析解答；

(3)①滴定終點時，繼續(xù)滴加高錳酸鉀溶液，紫色不褪去；

②H2C2O4與KMnO4反應生成錳離子和二氧化碳，反應放熱，生成的錳離子作催化劑；

③根據2MnO4-～5H2C2O4，由高錳酸鉀的消耗可得H2C2O4的量，據此計算H2C2O42H2O的質量分數。

(1)①碳化鈣和水反應十分劇烈，用飽和食鹽水代替水來控制反應速率，也可以利用分液漏斗控制滴加液體速度，來控制反應速率；

②NaClO將PH3氧化為磷酸，根據電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得反應的離子反應為：PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl-；在酸性條件下， ClO-也可以將Cl-氧化為Cl2，反應的離子方程式為：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O

(2)①裝置D多孔球泡的作用是增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應；

②根據裝置圖，D中，Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化乙炔反應生成H2C2O4和二氧化氮，反應為：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O；

③將反應后的D溶液加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得產品；

(3)①滴定過程中，當溶液呈淺紅色且30 s內不褪色時達到滴定終點；

②H2C2O4與KMnO4反應生成Mn2+和CO2，反應可能放熱，溶液溫度升高，另外生成的Mn2+是該反應的催化劑，故滴定過程中發(fā)現褪色速率先慢后逐漸加快；

③根據氧化還原反應過程中電子轉移數目相等，可得關系式

2MnO4-～5H2C2O4，則n(H2C2O42H2O)=n(H2C2O4)=n(MnO4-)=×cV×10-3mol，產品中H2C2O42H2O的質量分數為=。