Question

草酸(乙二酸)可作还原剂和沉淀剂，用于金属除锈、织物漂白和稀土生产。一种制备草酸(含2个结晶水)的工艺流程如右：

回答下列问题：
（1）CO和NaOH在一定条件下合成甲酸钠、甲酸钠加热脱氢的化学反应方程式分别为：                                     、                                  。
（2）该制备工艺中有两次过滤操作，过滤操作①的滤液是           ，滤渣是        ；过滤操作②的滤液是_           和            ，滤渣是            。
（3）工艺过程中③和④的目的是                                                  。
（4）有人建议甲酸钠脱氢后直接用硫酸酸化制备草酸。该方案的缺点是产品不纯，其中含有的杂质主要是                                       。
（5）结晶水合草酸成品的纯度用高锰酸钾法测定。
称量草酸成品0.250 g溶于水，用0.0500 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至浅粉红色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00 mL，反应的离子方程式为                                        ；
列式计算该成品的纯度                                                            。

Answer 1

（1）
（2）NaOH溶液    CaC₂O₄    H₂C₂O₄溶液    H₂SO₄溶液   CaSO₄
（3）分别循环利用氢氧化钠和硫酸(降低成本)，减小污染      （4）Na₂SO₄
（5）5C₂O₄^2－+2MnO₄^－+16H^＋==2Mn^2＋+8H₂O+10CO₂↑

试题分析：（1）根据流程图知，200℃、2MPa条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠，加热条件下，甲酸钠脱氢生成草酸钠和氢气，反应方程式分别为：
（2）氢氧化钙和草酸钠溶液反应生成氢氧化钠和草酸钙，草酸钙难溶于水，所以过滤操作①的滤液是氢氧化钠溶液，滤渣是CaC₂O₄，草酸钙和稀硫酸反应生成草酸和硫酸钙，硫酸钙是微溶物，该操作过程中，稀硫酸过量，所以过滤操作②的滤液是H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，滤渣是 CaSO₄；
（3）氢氧化钠和硫酸都具有腐蚀性，能污染环境，分别循环利用氢氧化钠和硫酸能降低成本，减小污染；
（4）甲酸钠和硫酸反应生成硫酸钠，硫酸钠是可溶性物质，存在于溶液中，所以含有的杂质主要是Na₂SO₄；
（5）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，离子反应方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO^4-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
设草酸的物质的量为xmol，则：
5H₂C₂O₄+2MnO^4-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5mol         2mol
x           0.0500mol?L^-1×0.015L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol?L^-1×0.015L
解得x=0.001875mol，
故其纯度="0.001875mol×126g/mol" 0.25g ×100%=94.5%，