Question

18．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CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2MPa}$HCOONa、2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑．
（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液和H₂SO₄溶液，濾渣是CaSO₄．
（3）工藝過程中③和④的目的是分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染．
（4）有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸．該方案的缺點是產(chǎn)品不純，其中含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄．
（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，用0.050 0mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至淺粉紅色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反應(yīng)的離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；列式計算該成品的純度94.5%．

Answer 1

分析 根據(jù)流程圖知，一定條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成甲酸鈉，反應(yīng)方程式為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2MPa}$HCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉，由原子守恒可知有氫氣生成，反應(yīng)方程式為：2HCOONa$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．草酸鈉與氫氧化鈣反應(yīng)得到草酸鈣與氫氧化鈉，濾液是NaOH溶液，濃縮后循環(huán)利用，固體為CaC₂O₄，草酸鈣與硫酸反應(yīng)得到硫酸鈣與草酸鈉，則濾渣為CaSO₄，濾液B為草酸鈉溶液，再經(jīng)過結(jié)晶、干燥得到草酸鈉晶體，母液中含有硫酸和草酸，可循環(huán)利用，
（1）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件寫出反應(yīng)方程式；
（2）草酸鈣和稀硫酸反應(yīng)生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物；
（3）循環(huán)利用的物質(zhì)能降低成本，減少污染；
（4）甲酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質(zhì)；
（5）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時自身被還原生成二價錳離子，根據(jù)草酸和高錳酸鉀之間的關(guān)系式計算草酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式計算其純度．

解答 解：（1）根據(jù)流程圖知，200℃、2MPa條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)生成甲酸鈉，反應(yīng)方程式為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2MPa}$HCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉和氫氣，反應(yīng)方程式為：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑，
故答案為：CO+NaOH$\frac{\underline{\;200℃\;}}{2MPa}$HCOONa，2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）草酸鈣和稀硫酸反應(yīng)生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物，該操作過程中，稀硫酸過量，所以過濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，濾渣是 CaSO₄，
故答案為：NaOH溶液，CaC₂O₄ ，H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，CaSO₄；
（3）氫氧化鈉和硫酸都具有腐蝕性，能污染環(huán)境，分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染，
故答案為：分別循環(huán)利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染；
（4）甲酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質(zhì)，存在于溶液中，所以含有的雜質(zhì)主要是Na₂SO₄
，故答案為：Na₂SO₄；
（5）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時自身被還原生成二價錳離子，離子反應(yīng)方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
設(shè)草酸的物質(zhì)的量為xmol，則：
5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5mol        2mol
x         0.0500mol•L^-1×0.015L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol•L^-1×0.015L
解得x=0.001875mol，
故其純度=$\frac{0.001875mol×126g/mol}{0.25g}$×100%=94.5%，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；94.5%．

點評 本題考查了化學(xué)與技術(shù)，明確操作時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)、常見的操作名稱，難點是計算草酸結(jié)晶水合物的純度，根據(jù)方程式進行分析解答，難度中等．