Question

14．乙二酸（H₂C₂O₄）俗名草酸，可用于除锈、织物漂白等．一种制备草酸的简要流程如图：

完成下列填空：
（1）步骤I生成甲酸钠、步骤Ⅱ加热放出H₂，写出操作Ⅱ的化学反应方程式．2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑
（2）步骤Ⅱ和 V都是过滤，滤渣分别为CaC₂O₄和CaSO₄．写出试剂a和试剂b的化学式．
试剂aCa（OH）₂    试剂bH₂SO₄
（3）将草酸溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥等操作，最终获得草酸晶体．
（4）H₂C₂O₄加热分解的产物为CO₂、CO、H₂O．用纯净的草酸晶体不能证明有H₂O生成，原因是草酸晶体中含有水．
（5）草酸晶体的纯度测定：称取草酸晶体0.250g置于烧杯中，并加一定量水溶解．将硫酸酸化的0.0400mol/L KMnO₄溶液置于酸式滴定管中，滴定过程中生成CO₂和MnSO₄．终点时消耗KMnO₄溶液25.00mL．则H₂C₂O₄的含量为50.4%%．
（6）在滴定时，向草酸溶液中匀速滴入酸性KMnO₄溶液，溶液的褪色速度总是先慢后快．推测上述现象与Mn²⁺离子有关．原因是生成的Mn²⁺对此反应起催化剂的作用．

Answer 1

分析 根据流程图知，一定条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠，反应方程式为：CO+NaOH$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$HCOONa，加热条件下，甲酸钠脱氢生成草酸钠，由原子守恒可知有氢气生成，反应方程式为：2HCOONa$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．Na₂C₂O₄与Ca（OH）₂ 反应得到CaC₂O₄和NaOH，过滤得滤渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄与CaC₂O₄反应生成CaSO₄和H₂C₂O₄．
（1）加热条件下，甲酸钠脱氢生成Na₂C₂O₄和H₂；
（2）根据题意Na₂C₂O₄与Ca（OH）₂ 反应得到CaC₂O₄和NaOH，过滤得滤渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄与CaC₂O₄反应生成CaSO₄和H₂C₂O₄；
（3）从溶液中制取晶体，一般采用蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥的方法；
（4）草酸晶体中含有结晶水；
（5）用烧杯溶解固体，酸性高锰酸钾置于酸式滴定管中，根据5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=1OCO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O计算；
（6）反应生成Mn²⁺．

解答 解：根据流程图知，一定条件下，一氧化碳和氢氧化钠反应生成甲酸钠，反应方程式为：CO+NaOH$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$HCOONa，加热条件下，甲酸钠脱氢生成草酸钠，由原子守恒可知有氢气生成，反应方程式为：2HCOONa$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$Na₂C₂O₄+H₂↑．Na₂C₂O₄与Ca（OH）₂ 反应得到CaC₂O₄和NaOH，过滤得滤渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄与CaC₂O₄反应生成CaSO₄和H₂C₂O₄．
（1）加热条件下，甲酸钠脱氢生成Na₂C₂O₄和H₂，方程式为：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑，故答案为：2HCOONa$\stackrel{△}{→}$Na₂C₂O₄+H₂↑；
（2）Na₂C₂O₄与Ca（OH）₂ 反应得到CaC₂O₄和NaOH，过滤得滤渣CaC₂O₄，加入H₂SO₄，H₂SO₄与CaC₂O₄反应生成CaSO₄和H₂C₂O₄，过滤得滤渣CaSO₄，滤液H₂C₂O₄溶液；
故答案为：Ca（OH）₂；H₂SO₄；
（3）溶液得到草酸晶体，需要经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、干燥，故答案为：冷却结晶；过滤洗涤；
（4）草酸晶体中含有结晶水，不能证明有水生成，故答案为：H₂O；草酸晶体中含有水；
（5）用烧杯溶解固体，酸性高锰酸钾置于酸式滴定管中，
由关系式 2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知
          2        5
0.04mol•L^-1×0.025L n
n=0.001mol
草酸晶体的质量分数=$\frac{0.001mol×126g/mol}{0.250g}$×100%=50.4%，故答案为：烧杯；酸式滴定管；50.4%；
（6）生成的Mn²⁺对此反应起催化剂的作用，速率加快，随反应物浓度减小，反应速率减小，
故答案为：Mn²⁺；生成的Mn²⁺对此反应起催化剂的作用．

点评 主要考查了草酸的性质与制备，涉及知识点较多，综合性较强，侧重对学生能力的培养和解题方法的指导与训练，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力．