Question

下面是某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)進行研究性學(xué)習(xí)的過程．
【研究課題】：探究草酸晶體受熱分解的產(chǎn)物．
【查閱資料】：該小組同學(xué)通過查詢，獲得草酸及草酸晶體的相關(guān)知識：

名稱	化學(xué)式	顏色、狀態(tài)	溶解性	熔點（℃）	密度（g/cm3）
草酸	H2C2O4	-	易溶于水	189.5	1.900
草酸晶體	H2C2O4?2H2O	無色晶體	-	101.5	1.650

備注：草酸晶體175℃以上開始分解．
【提出猜想】：請根據(jù)草酸晶體的組成對分解可能生成的產(chǎn)物進行猜想．
（1）

 

；
（2）分解產(chǎn)物中的氣體可能是CO、CO₂或它們的混合物．
【設(shè)計方案】①為驗證“猜想（1）”，宜選擇如圖1中的

 

裝置（填字母代號）：

②該小組利用如圖2裝置繼續(xù)進行“猜想（2）”的探究．A、D、G中盛澄清石灰水，B中盛濃硫酸，C中盛濃NaOH溶液，E中裝堿石灰（CaO、NaOH固體混合物），F(xiàn)中裝CuO粉末．

a．證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO₂的現(xiàn)象：

 

；證明分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象：

 

．
b．若未連接H，要達到同樣目的，可采取的措施：

 

．
【交流討論】：小李同學(xué)查閱資料發(fā)現(xiàn)：草酸是二元弱酸，但比碳酸強，受熱分解時有少量升華，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，因此對實驗中CO₂的檢驗提出質(zhì)疑，試根據(jù)信息，指出原設(shè)計的存在的問題，并提出改進措施

 

．
【拓展提升】：若將草酸晶體完全分解產(chǎn)生的氣體全部通入上述裝置中，測得A中產(chǎn)生的沉淀為mg，C中增重ng，D中不變混濁，H中收集的氣體體積為VmL（標況），則F中固體質(zhì)量減少了

 

g．

Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：【提出猜想】（1）根據(jù)草酸中含有的元素分析；
【設(shè)計方案】①根據(jù)固體加熱操作分析；
②a．用澄清石灰水檢驗二氧化碳；CO還原CuO生成二氧化碳和Cu；
b．H裝置作用是尾氣處理；
【交流討論】草酸受熱能升華，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，所以要先除去氣體混合物中草酸蒸汽；醋酸易溶于水；
【拓展提升】H₂C₂O₄

△   .

CO₂+CO↑+H₂O，二氧化碳與一氧化碳的物質(zhì)的量相同，根據(jù)數(shù)據(jù)求出二氧化碳的總物質(zhì)的量，則與CuO反應(yīng)的CO加上剩余的CO的物質(zhì)的量，就等于二氧化碳的物質(zhì)的量．

解答： 解：【提出猜想】（1）草酸中含有的元素有H、C、O，則草酸分解產(chǎn)物可能為CO、H₂，故答案為：分解產(chǎn)物為CO、H₂；
【設(shè)計方案】①固體加熱時試管口要向下傾斜，防止生成的水蒸氣在試管口冷卻回流到試管底，使試管炸裂，所以選擇裝置A，故答案為：A；
②a．用澄清石灰水檢驗二氧化碳，則A中盛澄清石灰水變渾濁，說明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO₂；檢驗CO時，要先把混合氣體中的二氧化碳除去，D中澄清石灰水不變渾濁，說明前面的二氧化碳已經(jīng)被除盡，CO還原CuO生成二氧化碳和Cu，則黑色氧化銅變紅色，生成的二氧化碳進入G中澄清石灰水變渾濁；
故答案為：A中盛澄清石灰水變渾濁；D中澄清石灰水不變渾濁，G中澄清石灰水變渾濁，F(xiàn)黑色氧化銅變紅色；
b．H裝置作用是處理尾氣，尾氣中含有CO，可以用酒精燈點燃的方法處理，則需要在F導(dǎo)氣管出氣口處放一個燃著的酒精燈；
故答案為：在F出氣導(dǎo)管末端放一個燃著的酒精燈；
【交流討論】草酸受熱能升華，揮發(fā)的草酸蒸汽進入澄清石灰水生成的草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，所以要先除去氣體混合物中草酸蒸汽，以防止干擾二氧化碳的檢驗；醋酸易溶于水，可以在A前面加一個裝有水的洗氣瓶，來吸收混合氣體中的草酸蒸汽；
故答案為：未洗氣就直接通入A時，草酸蒸汽與石灰石生成沉淀會干擾驗證結(jié)果；應(yīng)該在A前面加一個裝有水的洗氣瓶；
【拓展提升】H₂C₂O₄

△   .

CO₂+CO↑+H₂O，則n（CO₂）=n（CO），已知測得A中產(chǎn)生的沉淀為mg，則n（CaCO₃）=

m

100

，C中增重ng為二氧化碳的質(zhì)量，由C原子守恒得：
n（CO₂）=

m

100

+

n

44

，H中收集的氣體CO的體積為VmL（標況），則n=

V

224000

，則與CuO反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為n（CO）=

m

100

+

n

44

-

V

224000

，由CO+CuO

△   .

Cu+CO₂可知，F(xiàn)中固體質(zhì)量減少為氧元素的質(zhì)量，其物質(zhì)的量與CO相等，則m（O）=（

m

100

+

n

44

-

V

224000

）×16g，
故答案為：（

m

100

+

n

44

-

V

224000

）×16．

點評：本題考查了物質(zhì)檢驗實驗方案設(shè)計，側(cè)重于實驗原理、裝置、物質(zhì)檢驗等內(nèi)容的考查，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的實驗探究能力和數(shù)據(jù)處理能力．