Question

[化學(xué)—選修2：化學(xué)與技術(shù)]（15分）

草酸（乙二酸）可作還原劑和沉淀劑，用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產(chǎn)。一種制備草酸（含2個(gè)結(jié)晶水）的工藝流程如下：

回答下列問題：

（1）CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式分別為                              、                                       。

（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是       ，濾渣是       ；過濾操作②的濾液是          和           ，濾渣是              。 

（3）工藝過程中③和④的目的是                                           。

（4）有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點(diǎn)是產(chǎn)品不純，其中含有的雜質(zhì)主要是             。

（5）結(jié)晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測定。稱量草酸成品0.250g溶于水中，用0.0500 mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至粉紅色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反應(yīng)的離子方程式為                          ；列式計(jì)算該成品的純度                。

 

Answer 1

【答案】

（1）CO + NaOHHCOONa     2HCOONaNa₂C₂O₄ + H₂↑

（2）NaOH溶液   CaC₂O₄    H₂C₂O₄溶液   H₂SO₄溶液    CaSO₄

（3）分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸（降低成本），減小污染。

（4）Na₂SO₄

（5）5C₂O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂↑

×100%=94.5%

【解析】

（1）根據(jù)工藝流程圖可知：CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉方程式為CO + NaOHHCOONa，甲酸鈉加熱脫氫的化學(xué)反應(yīng)方程式為2HCOONaNa₂C₂O₄ + H₂↑。

（2）根據(jù)反應(yīng)原理和溶解性，由示意圖可知，過濾操作①的濾液是NaOH溶液，濾渣是CaC₂O₄；過濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液和H₂SO₄溶液，濾渣是CaSO₄。

（3）根據(jù)工藝過程可知，工藝③可以循環(huán)利用氫氧化鈉，工藝④可以循環(huán)利用硫酸，既提高了原料的利用率，又降低了成本，減小污染。

（4）甲酸鈉脫氫后的產(chǎn)物為草酸鈉，直接用硫酸酸化，生成草酸和硫酸鈉，其中含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄。

（5）在測定過程中，高錳酸鉀為氧化劑，草酸為還原劑，反應(yīng)的離子方程式5C₂O2- 4 + 2MnO- 4 + 16H⁺ = 2Mn²⁺ + 8H₂O + 10CO₂↑。根據(jù)方程式可得關(guān)系式：

5H₂C₂O₄·2H₂O ~    2KMnO₄

5                   2

n              0.05mol/L×15.0×10^-3L

解得n(H₂C₂O₄·2H₂O)=1.875×10^-3mol

則m(H₂C₂O₄·2H₂O)=1.875×10^-3mol×126g/mol=0.236g

所以成品的純度ω=×100%=94.5%

【考點(diǎn)定位】化學(xué)與技術(shù)、基本操作、工藝流程、氧化還原方程式的書寫與化學(xué)計(jì)算