Question

17．草酸（H₂C₂O₄）是一種重要的有機(jī)化工原料．為探究草酸的性質(zhì)，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組查閱了有關(guān)資料，有關(guān)物質(zhì)的部分性質(zhì)如表：

物質(zhì)	熔點(diǎn)/℃	化學(xué)性質(zhì)
H2C2O4	189.5℃	二元弱酸，有毒，具有腐蝕性，易溶于水，100℃開始升華，157℃時(shí)開始分解，與濃硫酸混合加熱會(huì)產(chǎn)生CO2、CO和H2O，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物

（1）為證明草酸受熱分解的產(chǎn)物中含有CO₂和CO（部分夾持儀器和加熱裝置省略），某課題小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)如下：

①寫出E中反應(yīng)的化學(xué)方程式并用雙線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：
②用如圖提供的儀器和試劑做實(shí)驗(yàn)時(shí)，裝置B中出現(xiàn)白色渾濁，也不能說明一定有CO₂，請你提出改進(jìn)意見：在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）
③利用改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，要先加熱A（填“A”“B”“C”“D”“E”或“F”，下同）裝置，后加熱E裝置．
（2）該小組同學(xué)利用H₂C₂O₄溶液和酸性KMnO₄溶液反應(yīng)來探究“條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”．實(shí)驗(yàn)時(shí)，先分別量 取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計(jì)時(shí)，通過測定褪色所需的時(shí)間來判斷反應(yīng)的快慢．該小組設(shè)計(jì)了如下方案：

編號(hào)	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液	溫度/℃
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-1		體積/mL
Ⅰ	0.10	2.0	0.010	4.0	25
Ⅱ	0.20	2.0	0.010	4.0	25
Ⅲ	0.20	2.0	0.010	4.0	50

①已知反應(yīng)后H₂C₂O₄轉(zhuǎn)化為CO₂逸出，KMnO₄轉(zhuǎn)化為MnSO₄，為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5
②探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是Ⅱ和Ⅲ；探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是I和Ⅱ．

Answer 1

分析 （1）①氧化還原反應(yīng)中失電子的元素化合價(jià)升高，得電子的元素化合價(jià)降低，化合價(jià)降低數(shù)目=化合價(jià)升高數(shù)目=轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目；
②加熱時(shí)草酸易揮發(fā)，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成草酸氫鈣沉淀；
③一氧化碳和氧氣反應(yīng)在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應(yīng)先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣；
（2）①高錳酸鉀和草酸反應(yīng)方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過量；
②探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，這兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有溫度一個(gè)變量，其余條件都相同；
探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有反應(yīng)物濃度一個(gè)變量，其余條件都相同．

解答 解：（1）①E中反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+CO₂，一氧化碳C元素化合價(jià)由+2價(jià)升高到+4價(jià)失去2e-，CuO中Cu元素化合價(jià)由+2價(jià)降為0價(jià)得到2e-，反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子2mol，即用雙線橋標(biāo)明電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目為，故答案為：．
②草酸加熱100℃開始升華，157℃時(shí)開始分解，草酸鈣和草酸氫鈣均為白色不溶物，加熱時(shí)草酸易揮發(fā)，生成的碳氧化物中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成草酸氫鈣沉淀，從而干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為防止干擾實(shí)驗(yàn)，在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管），
故答案為：在A與B之間添加一個(gè)盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）；
③一氧化碳和氧氣反應(yīng)在一定范圍內(nèi)易產(chǎn)生爆炸，為防止產(chǎn)生安全事故發(fā)生，應(yīng)先制取氣體，用生成的氣體除去裝置中的氧氣，所以應(yīng)先加熱A后加熱E，
故答案為：A；E；
（2）①高錳酸鉀和草酸反應(yīng)方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，草酸應(yīng)該稍微過量，所以n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5，
故答案為：2.5；
②探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，這兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有溫度一個(gè)變量，其余條件都相同，所以應(yīng)該是II和III；
探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的兩組實(shí)驗(yàn)應(yīng)該只有反應(yīng)物濃度一個(gè)變量，其余條件都相同，所以應(yīng)該是I和II；
故答案為：Ⅱ和Ⅲ；I和Ⅱ．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)的組成及含量測定、化學(xué)反應(yīng)速率影響因素等知識(shí)點(diǎn)，綜合性較強(qiáng)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是物質(zhì)檢驗(yàn)先后順序，同時(shí)考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力及思維的縝密性，題目難度中等．