Question

2．某校化學小組學生利用下圖所示裝置進行“乙二酸（結構簡式為HOOC-COOH，俗名草酸）晶體受熱分解”的實驗，并驗證分解產物中有CO₂和CO．（圖中夾持裝置及尾氣處理裝置均已略去）

（1）證明分解產物中有CO₂的現象是裝置B中澄清石灰水變渾濁．
（2）證明分解產物中有CO的現象是裝置D中澄清石灰水不變渾濁，裝置F中黑色氧化銅變?yōu)榧t色固體，裝置G中澄清石灰水變渾濁．
（3）實驗結束后，裝置F中黑色氧化銅完全變?yōu)榧t色固體．簡述檢驗紅色固體中是否含有Cu₂O的實驗方法、現象、結論（已知Cu₂O溶于稀硫酸生成銅單質和硫酸銅）：取少量紅色固體，滴加稀硫酸，觀察紅色固體是否有溶解，溶液是否變藍色．
（4）①草酸和草酸鈉（Na₂C₂O₄）可以在酸性條件下被KMnO₄、MnO₂氧化．KMnO₄和草酸鈉在稀硫酸中反應的離子方程式是2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
②實驗室常用草酸鈉標定KMnO₄溶液．操作如下：準確稱取0.2000g草酸鈉，放入錐形瓶中，加100mL稀硫酸溶解，用配制好的KMnO₄溶液滴定．當加入1滴KMnO₄溶液后，錐形瓶中溶液立即由無色變?yōu)樽霞t色，且30s不褪色，即達到滴定終點．重復上述滴定操作三次，實驗數據如下表所示．

	滴定前	第一次終點	第二次終點	第三次終點
滴定管 液面刻度	0.00mL	16.02mL	16.00mL	16.01mL

KMnO₄溶液的物質的量濃度的計算式：c（KMnO₄）=$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$．

Answer 1

分析 乙二酸（結構簡式為HOOC-COOH，俗名草酸）晶體受熱分解”的實驗，并驗證分解產物中有CO₂和CO流程：A裝置乙二酸受熱分解，B檢驗分解產物中有CO₂，在后面的試驗中要驗證CO的存在，需要用NaOH溶液把乙二酸晶體受熱分解生成的二氧化碳除掉，C裝置除掉二氧化碳，D檢驗二氧化碳已經除盡，E干燥CO，F裝置利用CO和CuO反應生成二氧化碳的性質，G裝置檢驗二氧化碳的存在，從而證明CO的存在．
（1）利用二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁的性質來檢驗，裝置B中澄清石灰水變渾濁，；
（2）利用CO和CuO反應生成二氧化碳的性質，來檢驗二氧化碳的存在，從而證明CO的存在，裝置D中澄清石灰水不變渾濁，裝置F中黑色氧化銅變?yōu)榧t色固體，裝置G中澄清石灰水變渾濁；
（3）Cu與稀硫酸不反應，Cu₂O溶于稀硫酸生成銅單質和硫酸銅，取少量固體與試管中，加稀硫酸，若溶液變藍色，說明有Cu₂O，若溶液不變色，則不含有Cu₂O；
（4）①KMnO₄和草酸鈉在稀硫酸中反應生成硫酸鉀、硫酸錳、二氧化碳和水；根據方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算；
②假設KMnO₄溶液的濃度為c，根據方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算．

解答 解：（1）二氧化碳通入裝置B中，澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成；
故答案為：裝置B中澄清石灰水變渾濁；
（2）CO和CuO反應生成二氧化碳，二氧化碳使裝置G中澄清石灰水變渾濁，先驗證A中產生的二氧化碳被NaOH吸收完全，即裝置D中澄清石灰水不變渾濁，裝置F中黑色氧化銅變?yōu)榧t色固體，裝置G中澄清石灰水變渾濁；
故答案為：裝置D中澄清石灰水不變渾濁，裝置F中黑色氧化銅變?yōu)榧t色固體，裝置G中澄清石灰水變渾濁；
（3）Cu與稀硫酸不反應，Cu₂O溶于稀硫酸生成銅單質和硫酸銅，則取少量紅色固體于試管中，加稀硫酸，若溶液變藍色，說明有Cu₂O，若溶液不變色，則不含有Cu₂O，
故答案為：取少量紅色固體，滴加稀硫酸，觀察紅色固體是否有溶解，溶液是否變藍色；
（4）①KMnO₄和草酸鈉在稀硫酸中反應生成硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸錳、二氧化碳和水，則反應的離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根據三次試驗數據計算高錳酸鉀溶液體積平均值為=$\frac{16.02+16.0+16.01}{3}$=16.01mL，假設KMnO₄溶液的濃度為c，n（C₂O₄^2-）=$\frac{0.2000g}{134g/mol}$，
則：2MnO₄^-+16H⁺+5C₂O₄^2-=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2mol           5mol
c×0.01601L  $\frac{0.2000g}{134g/mol}$
解得c=$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$，
故答案為：$\frac{0.2000g×2mol}{5mol×134g/mol×0.01601L}$．

點評 本題以乙二酸的分解為背景考查了實驗方案設計、氧化還原反應滴定、化學計算等，題目較為綜合且具有一定難度，做題時注意把握常見物的性質及檢驗方法，側重于考查學生的實驗探究能力和計算能力，題目難度中等．