Question

3．草酸是一種二元弱酸，可用作還原劑、絡(luò)合劑、掩蔽劑、沉淀劑．某校課外小組的同學(xué)設(shè)計(jì)利用C₂H₂氣體制取H₂C₂O₄•2H₂O．
回答下列問(wèn)題：
（1）甲組的同學(xué)利用電石（主要成分CaC₂，少量CaS及Ca₃P₂等）并用圖1裝置制取C₂H₂[反應(yīng)原理為：CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂（g）△H＜0，反應(yīng)劇烈]：

①裝置A用飽和食鹽水代替水并緩慢滴入燒瓶中，其目的是減慢反應(yīng)速率，平緩地產(chǎn)生乙炔．
②裝置B中，NaClO將H₂S、PH₃氧化為硫酸及磷酸，本身還原為NaCl，其中H₂S被氧化的離子方程式為H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺．
（2）乙組的同學(xué)根據(jù)文獻(xiàn)資料，用Hg（NO₃）₂作催化劑，濃硝酸氧化乙炔制取H₂C₂O₄•2H₂O．制備裝置如圖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(yīng)；裝置E的作用是防止倒吸．
②D中生成H₂C₂O₄的化學(xué)方程式為C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O．
③從裝置D得到產(chǎn)品，還需經(jīng)過(guò)濃縮結(jié)晶、過(guò)濾（填操作名稱）洗滌及干燥．
（3）丙組設(shè)計(jì)了測(cè)定乙組產(chǎn)品在H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)．他們的實(shí)驗(yàn)步驟如下：精確稱取m g產(chǎn)品于錐形瓶中，加入適量的蒸餾水溶解，在加入少量稀硫酸，然后用cmol/L酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)入滴定，滴至溶液顯微紅色；共消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL．
①滴定時(shí)，KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液盛放在酸式滴定管中（填“酸式”或“堿式”）．
②滴定時(shí)KMnO₄被還原Mn²⁺，其反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，滴定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)褪色速率先慢后逐漸加快，其主要原因是生成的Mn²⁺是該反應(yīng)的催化劑．
③產(chǎn)品中H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.315cV}{m}×100%$（列出含m、c、v的表達(dá)式）．

Answer 1

分析 （1）①碳化鈣和水反應(yīng)十分劇烈，如果用純水十分不容易控制反應(yīng)速度；
②裝置B用NaClO將H₂S氧化為硫酸，C硫元素化合價(jià)升高，則氯元素化合價(jià)降低，生成氯離子；
（2）D中，Hg（NO₃）₂作催化劑，濃硝酸氧化乙炔制取H₂C₂O₄•2H₂O，反應(yīng)為：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{△}$ H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O，多孔球泡增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應(yīng)，E裝置防止倒吸，F(xiàn)裝置吸收生成的二氧化氮?dú)怏w，將反應(yīng)后的D濃縮結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品，據(jù)此分析解答；
（3）①根據(jù)高錳酸鉀的氧化性分析；
②H₂C₂O₄•與KMnO₄反應(yīng)生成錳離子和二氧化碳；錳離子催化反應(yīng)速率加快；
③根據(jù)2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，由高錳酸鉀的消耗可得H₂C₂O₄的量，據(jù)此計(jì)算H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①電石與水反應(yīng)非常劇烈，為了減慢反應(yīng)速率，平緩地產(chǎn)生乙炔可用飽和食鹽水代替水反應(yīng)；
故答案為：減慢反應(yīng)速率，平緩地產(chǎn)生乙炔；
②NaClO將H₂S氧化為硫酸，離子反應(yīng)為：H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺；
故答案為：H₂S+4ClO^-=SO₄^2-+4Cl^-+2H⁺；
（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(yīng)，裝置E防止倒吸；
故答案為：增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應(yīng)；防止倒吸；
②根據(jù)裝置圖，D中，Hg（NO₃）₂作催化劑，濃硝酸氧化乙炔反應(yīng)生成H₂C₂O₄和二氧化氮，反應(yīng)為：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O；
故答案為：C₂H₂+8HNO₃$\frac{\underline{\;Hg（NO_{3}）_{2}\;}}{20-70℃}$H₂C₂O₄+8NO₂+4H₂O；
③將反應(yīng)后的D濃縮結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品；
故答案為：過(guò)濾；
（3）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能氧化橡膠管，故盛放在酸式滴定管中；
故答案為：酸式；
②H₂C₂O₄與KMnO₄反應(yīng)生成錳離子和二氧化碳，離子反應(yīng)為：2MnO₄⁺+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；生成的Mn²⁺是該反應(yīng)的催化劑，故滴定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)褪色速率先慢后逐漸加快；
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；生成的Mn²⁺是該反應(yīng)的催化劑；
③根據(jù)2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，則n（H₂C₂O₄•2H₂O）=n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×cV×10^-3mol，產(chǎn)品中H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{\frac{5}{2}×cV×1{0}^{-3}×126}{m}×100%$=$\frac{0.315cV}{m}×100%$；
故答案為：$\frac{0.315cV}{m}×100%$．

點(diǎn)評(píng) 本題本題考查了物質(zhì)制備方案設(shè)計(jì)，主要考查了化學(xué)方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)、氧化還原反應(yīng)滴定等，題目難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能量，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與積累．