Question

乙二酸俗名草酸，下面是甲、乙两个化学学习小组的同学对草酸晶体（H₂C₂O₄?xH₂O）和草酸（H₂C₂O₄）分别进行的探究性学习的过程，请你参与并协助他们完成相关学习任务．
（1）甲组同学的研究课题是：探究测定草酸晶体（H₂C₂O₄?xH₂O）中x值．通过查阅资料该小组同学通过网络查询得，草酸易溶于水，水溶液可以用酸性KMnO₄溶液进行滴定：
2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺    2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
甲组的同学设计了滴定的方法测定x值．
①称取1.260g纯草酸晶体，将其酸制成100.00mL水溶液为待测液．
②取25.00mL待测液放入锥形瓶中，再加入适的稀H₂SO₄
③用浓度为0.1000mol/L的KMnO₄标准溶液进行滴定，达到终点时消耗10.00mL；
（1）滴定时，将KMnO₄标准液装在如图中的

 

（填“甲”或“乙”）滴定管中．
（2）本实验滴定达到终点的标志可以是

 

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（3）通过上述数据，求得x=

 

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讨论：
①若滴定终点时俯视滴定管刻度，则由此测得的x值会

 

（填“偏大”、“偏小”或“不变”，下同）．
②若滴定时所用的KMnO₄溶液因久置而导致浓度变小，则由此测得的x值会

 

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（2）乙组同学的研究课题是：探究草酸（H₂C₂O₄）受热分解的产物．通过查阅资料该小组同学通过网络查询得，草酸易溶于水，在175℃以上开始分解．他们猜想分解产物中的气体可能是CO、CO₂或它们的混合物．
乙组的同学利用下图装置进行“猜想”的实验探究．已知：A、C、F中盛装澄清石灰水，B中盛装浓NaOH溶液，D中装有碱石灰，E中装有CuO．

（1）证明分解产物中有CO₂的现象是

 

；证明分解产物中有CO的现象是

 

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（2）讨论：小李同学继续查阅相关资料发现：草酸是二元弱酸，酸性比碳酸强，在受热分解过程中有少量升华；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物．小李通过进一步研究，对实验中CO₂的检验提出质疑．试根据相关信息，指出原设计中存在的问题，并提出实验的改进措施．

 

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Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,中和滴定

专题：实验探究和数据处理题

分析：甲：（1）KMnO₄具有强氧化性，会腐蚀橡胶管；
（2）可利用KMnO₄溶液自身的颜色作为指示剂判断滴定终点；
（3）由题给化学方程式及数据计算出1.260g纯草酸晶体中含H₂C₂O₄的物质的量，然后求出1.260g 纯草酸晶体中含H₂O的物质的量，根据H₂O的物质的量和纯草酸晶体的物质的量的关系求出x；
若滴定终点时俯视滴定管读数，则所得消耗酸性KMnO₄溶液的体积偏小，由此所得n（H₂C₂O₄）偏小，则n（H₂O）偏大，x偏大；
若滴定时所用的KMnO₄溶液因久置而导致浓度变小，则所得消耗酸性KMnO₄溶液的体积偏大，由此所得n（H₂C₂O₄）偏大，则n（H₂O）偏小，x偏小．
乙：（1）草酸分解得到的产物可能为：H₂O、CO和CO₂，要检验气体组成，即要检验二氧化碳和一氧化碳，由各装置内试剂可知，A装置是检验二氧化碳，B是除去二氧化碳，C是检验二氧化碳是否除尽，D是干燥气体，E是检验是否有一氧化碳存在，F检验氧化铜和气体反应是否生成二氧化碳，G用来收集没反应的一氧化碳；
（2）根据题给信息，草酸易挥发，在未洗气的情况下通入石灰水，还可能因草酸蒸气与石灰水反应生成了草酸钙沉淀，对实验有干扰，因而在装置A之前可增加一个装有水的洗气装置．

解答： 解：甲：（1）因为KMnO₄具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，故应用酸式滴定管盛装，故答案为：甲；
（2）可利用KMnO₄溶液自身的颜色作为指示剂判断滴定终点时，再滴加KMnO₄溶液时，溶液将由无色变为紫色，
故答案为：当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色，即达滴定终点；
（3）2MnO₄^-+5H₂C₂O₄ +6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
      2                   5     
   0.1000mol/L×0.01L     0.0025mol
25.00mL待测液中含有0.0025molH₂C₂O₄，100.00mL待测液中含有0.01molH₂C₂O₄，0.01molH₂C₂O₄的质量为0.01mol×90g/mol=0.9g，
所以1.260g纯草酸晶体中水的质量为1.260g-0.9g=0.36g，其物质的量为0.02mol，则x=2，
若滴定终点时俯视滴定管读数，则所得消耗酸性KMnO₄溶液的体积偏小，由此所得n（H₂C₂O₄）偏小，则n（H₂O）偏大，x偏大；
若滴定时所用的KMnO₄溶液因久置而导致浓度变小，则所得消耗酸性KMnO₄溶液的体积偏大，由此所得n（H₂C₂O₄）偏大，则n（H₂O）偏小，x偏小．
故答案为：2；偏大；偏小．
乙：（1）二氧化碳和澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀，故装置A中澄清石灰水变浑浊说明有二氧化碳生成，再用装置B除去二氧化碳，用装置C检验二氧化碳是否除净；
一氧化碳具有还原性，可把氧化铜还原成铜，同时生成二氧化碳，故现象为黑色变为红色，F中澄清石灰水变浑浊，
故答案为：装置A中澄清石灰水变浑浊；装置E中黑色氧化铜变为红色固体，且装置F中澄清石灰水变浑浊；
（2）根据题给信息，草酸易挥发，在未洗气的情况下通入石灰水，还可能因草酸蒸气与石灰水反应生成了草酸钙沉淀，对实验有干扰，因而在装置A之前可增加一个装有水的洗气装置，
故答案为：在未洗气的情况下通入石灰水，还可能因草酸蒸气与石灰水反应生成了草酸钙沉淀，对实验有干扰；因而在装置A之前可增加一个装有水的洗气装置．

点评：本题考查草酸结晶水的测定及草酸分解产物的检验，题目较为综合且具有一定难度，做题时注意反应原理及装置图中所给的物质所起作用及题给信息．