Question

7．草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水．草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無(wú)色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，分解方程式為：H₂C₂O₄$\stackrel{加熱}{→}$H₂O+CO₂↑+CO↑．請(qǐng)按要求完成下列實(shí)驗(yàn)（可選用下列裝置，要求操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)象明顯，保證安全）．

（1）通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO₂，選用的裝置有AGDC，證明有CO₂生成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁．如果選用裝置G其主要作用是冷凝分解產(chǎn)物中的草酸，防止干擾CO₂的檢驗(yàn)（不選G不用作答）．
（2）①證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO，要求看到至少兩個(gè)明顯現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)中選用的裝置的合理連接順序?yàn)锳、F、D、B、H、D、C（裝置可重復(fù)使用）．裝置H反應(yīng)管中盛有的物質(zhì)是CuO．②能證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO的現(xiàn)象H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁．
（3）已知：碳酸電離常數(shù)為：K₁=4.4×l0^-7，K₂=4.7×l0^-11．寫出Na₂CO₃溶液中滴加少量草酸溶液的離子方程式2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-．

Answer 1

分析 （1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無(wú)色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁；草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，G裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾實(shí)驗(yàn)；
（2）①要檢驗(yàn)生成CO，在甲組實(shí)驗(yàn)后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，用堿石灰干燥CO，利用CO的還原性將CO氧化，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生；
②CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁；
（3）由K可知酸性強(qiáng)弱，發(fā)生強(qiáng)酸制取弱酸的反應(yīng)．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無(wú)色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的碳酸鈣沉淀而使澄清石灰水變渾濁，所以C中觀察到的現(xiàn)象是：有氣泡冒出且澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明有二氧化碳生成，則證明草酸晶體的分解產(chǎn)物中含有CO₂，選用的裝置有AGDC；
草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水，草酸易揮發(fā)，導(dǎo)致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，G裝置溫度較低，有冷凝作用，防止干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，
故答案為：AGDC；D有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁；冷凝（水蒸氣和草酸），防止草酸進(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀而干擾CO₂的檢驗(yàn)；
（2）①要檢驗(yàn)生成CO，在甲組實(shí)驗(yàn)后，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，用堿石灰干燥CO，利用CO和CuO發(fā)生還原反應(yīng)生成CO₂，再利用澄清石灰水檢驗(yàn)生成的二氧化碳，用排水法收集CO避免環(huán)境污染，所以其連接順序是A、F、D、B、H、D、C；
H裝置中盛放的物質(zhì)應(yīng)該具有氧化性，且和CO反應(yīng)有明顯現(xiàn)象發(fā)生，CuO能被CO還原且反應(yīng)過(guò)程中黑色固體變?yōu)榧t色，現(xiàn)象明顯，所以H中盛放的物質(zhì)是CuO，
故答案為：A、F、D、B、H、D、C；CuO；
②CO具有還原性，其氧化產(chǎn)物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，且CO將黑色的CuO還原為紅色的Cu，只要H中黑色固體轉(zhuǎn)化為紅色且其后的D裝置溶液變渾濁就說(shuō)明含有CO，
故答案為：H中黑色粉末變?yōu)榧t色，其后的D中澄清石灰水變渾濁；
（3）由K可知酸性強(qiáng)弱，則Na₂CO₃溶液中滴加少量草酸溶液的離子方程式為2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-，故答案為：2CO₃^2-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2HCO₃^-．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作能力及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是排列實(shí)驗(yàn)先后順序，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔镔|(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行排列順序，注意要排除其它因素干擾，題目難度較大．