Question

菠菜营养丰富，“菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐”，长期以来民间流传着“菠菜不能与豆腐同食”的说法．某学校化学兴趣小组的同学拟通过实验探宄：菠菜是否含有草酸类物质？草酸又有哪些性质？通过上网查询，获得以下资料：草酸又名乙二酸，其酸性比乙酸稍强，草酸及其盐具有较强的还原性，草酸晶体（H₂C₂O₄?2H₂O）的熔点为100.1℃，在175℃时受热分解，草酸钙是难溶于水的白色固体，不溶于醋酸，能溶于强酸．
他们设计的实验步骤如下：
（1）将菠菜研磨成汁、热水浸泡、过滤得到溶液，调节溶液呈碱性，加入足量的CaCl₂溶液，产生白色沉淀，过滤、洗涤．沉淀备用，对生成的沉淀进行探究．
①提出合理假设：
假设1：只存在：CaCO₃；假设2：既存在CaCO₃，也存在CaC₂O₄；假设3：

 

．
②基于假设2，设计实验方案，进行实验探究．请将实验步骤以及预期现象和结论填入表中．限选实验试剂：1mol?L^-1溶液、0.1mol?L^-1HCl溶液、O．O1mol?L^-1 KMnO₄溶液、澄清石灰水．

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量沉淀于试管中，加入
步骤2：

（2）用草酸晶体（H₂C₂O₄?2H₂O）做以下实验，请回答以下问题：
①A处应选择

 

（填“I”或“Ⅱ”），在做实验之前，应先

 

．
②实验2过程中观察到C、E装置中的溶液均变浑浊，且D装置中黑色粉末变为红色，写出A中草酸晶体（H₂C₂O₄?2H₂O）发生反应的化学方程式：

 

．
③为使实验结论更加严密和安全，在以上所连接的装置C、D间还需依添加装有

 

（液体试剂）的洗气瓶，此外指出上述装置中的不足之处还有

 

（3）欲测定草酸晶体样品中H₂C₂O₄?2H₂O的含量，称取0.6g该样品，加100mL水使其完全溶解后平均分成5份，其中一份用0.0200moL?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至终点，（杂质不参与反应），消耗酸性溶液16.00mL，则该草酸晶体样品中H₂C₂O₄?2H₂O的质量分数是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,性质实验方案的设计

专题：实验探究和数据处理题

分析：（1）①沉淀可能为CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有；
②利用盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊验证碳酸钙的存在，加入的酸溶解生成的草酸和高锰酸钾溶液反应使溶液褪色来设计实验进行验证草酸钙的存在；
（2）①根据加热固体试管应微微向下倾斜来选择，在做实验之前，应先检查装置的气密性；
②实验2过程中观察到C、E装置中的溶液均变浑浊且D装置中黑色粉末变为红色，说明分解产生了二氧化碳使C装置中的溶液均变浑浊，产生一氧化碳经氧化铜还原成红色的铜，本身被氧化成二氧化碳，使E装置中的溶液均变浑浊，据此书写；
③为使实验结论更加严密和安全，在以上所连接的装置C、D间还需依添加吸收二氧化碳的装置，检验吸收完全的装置，干燥装置；不足之处还有没有尾气处理装置；
（3）根据2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O计算出H₂C₂O₄的物质的量，然后求出质量并算出样品中草酸晶体的质量分数．

解答： 解：（1）①沉淀可能为CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有，故答案为：只存在CaC₂O₄；
②进行实验先检验碳酸钙的存在，再利用加入的酸溶解生成的草酸和高锰酸钾溶液反应使溶液褪色来设计实验进行验证，取少量沉淀于试管中，加入足量1 mol?L^-1 HCl，将产生的气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐，向步骤1得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐，
故答案为：

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量沉淀于试管中，加入足量0.1 mol?L-1 HCl	沉淀全部溶解，有气泡产生，说明沉淀中有碳酸钙
步骤2：往步骤1的剩余物中，再滴加几滴0.01 mol?L-1 KMnO4	溶液紫红色褪去，说明沉淀中有CaC2O4， 结合步骤1，假设2成立．

（2）①根据加热固体试管应微微向下倾斜来选择，所以A处应选择Ⅰ，在做实验之前，应先检查装置的气密性，故答案为：Ⅰ；检查装置的气密性；
②实验2过程中观察到C、E装置中的溶液均变浑浊且D装置中黑色粉末变为红色，说明分解产生了二氧化碳使C装置中的溶液均变浑浊，产生一氧化碳经氧化铜还原成红色的铜，本身被氧化成二氧化碳，使E装置中的溶液均变浑浊，所以分解的化学方程式为：H₂C₂O₄?2H₂O

△   .

CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：H₂C₂O₄?2H₂O

△   .

CO↑+CO₂↑+3H₂O；
③为使实验结论更加严密和安全，在以上所连接的装置C、D间还需依添加吸收二氧化碳的装置用氢氧化钠溶液，检验吸收完全的装置用澄清石灰水，干燥装置用浓硫酸；不足之处还有没有尾气处理装置，故答案为：氢氧化钠溶液，澄清石灰水，浓硫酸；没有尾气处理装置；
（3）2KMnO₄ +5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O
     2             5
  0.02×16×10^-3  n（H₂C₂O₄）
 n（H₂C₂O₄）=

0.02×16×10-3×5

2

=0.0008mol，100.00mL水溶液中H₂C₂O₄的物质的量为0.004mol，则该草酸晶体样品中H₂C₂O₄?2H₂O的质量分数是

0.004×126

0.6

×100%=84%，故答案为：84%．

点评：本题考查了物质性质的实验设计和实验分析判断，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，为高考常见题型和高频考点，掌握实验基础和物质性质是解题关键，题目难度中等．