Question

某实验小组为研究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验。
实验I:制备草酸
实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图所示(加热、搅拌和仪器固定装置均已略去），实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加人三颈瓶中
②控制反应液温度在55?60⁰C条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸 (65%HNO₃与98%H₂S0₄的质量比为2 :1.5)溶液
③反应3h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体。
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆＋12HNO₃→3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O
C₆H₁₂O₆＋8HNO₃→6CO₂↑＋8NO↑＋10H₂O
3 H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂↑＋2NO↑＋4H₂O
(1)检验淀粉是否水解完全所需用的试剂为________。
(2)实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产率下降，其原因是________。
实验II：草酸晶体中结晶水测定
草酸晶体的化学式可表示为H₂C₂O₄? xH₂O,为测定x的值,进行下列实验：
①称取6.3g某草酸晶体配成100.0mL的水溶液。
②取25.00mL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄，用浓度为0. 5mol/L的KMnO₄溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO₄的体积为10.00mL。回答下列问题_：
（3）写出上述反应的离子方程式________________。
（4）计算x=________。
（5）滴定时，常发现反应速率开始很慢，后来逐渐加快，可能的原因是________。
实验III:草酸不稳定性
查阅资料：草酸晶体(H₂C₂O₄ ?xH₂0),100⁰C开始失水，100.5℃左右分解产生H₂O、CO和CO₂。请用下图中提供的仪器及试剂，设计一个实验，证明草酸晶体分解得到的混合气中有H₂O、CO和CO₂ (加热装置和导管等在图中略去，部分装置可重复使用）。

回答下列问题：
(6)仪器装置按连接顺序为________。
(7)仪器B中无水硫酸铜的作用________。
（8）能证明混合气中含有CO的实验依据是________。

Answer 1

（16分）（1）碘水或KI－I₂溶液 （1分）
（2）由于温度过高，硝酸浓度过大，导致C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄进一步被氧化 （2分）
（3）5H₂C₂O₄＋2MnO₄^－＋6H^＋＝10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O （3分） （4）x＝2 （2分）
（5）Mn^2＋起催化剂的作用 （6）C→B→F→E→D→A→F（3分） （7）检验产物中的水 （1分）
（8）A中黑色粉末变红，F中澄清石灰水变混浊 （2分）

试题分析：（1）碘遇淀粉显蓝色，所以检验淀粉是否水解完全所需用的试剂为碘水或KI－I₂溶液。
（2）如果混酸滴加速度过快，则由于温度过高，硝酸浓度过大，会导致C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄进一步被氧化，从而导致草酸产率降低。
（3）草酸具有还原性，高锰酸钾溶液具有氧化性，二者发生氧化还原反应，其离子方程式为5H₂C₂O₄＋2MnO₄^－＋6H^＋＝10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O。
（4）消耗高锰酸钾的物质的量是0.005mol，则根据方程式可知，25.00ml草酸溶液中草酸的物质的量是0.005mol×2.5＝0.0125mol，则6.3g草酸晶体的物质的量是0.0125mol×＝0.05mol，所以＝0.05mol，解得M＝126g/mol，所以x＝（126－90）÷18＝2。
（5）根据反应的方程式可知，反应中有Mn^2＋生成，所以反应速率加快的原因可能是Mn^2＋起催化剂的作用。
（6）检验H₂O、CO和CO₂的试剂分别是无水硫酸铜、灼热的氧化铜、澄清石灰水，因此首先检验水蒸气。CO的氧化产物是CO₂，所以在检验CO之前先检验CO₂，且要完全除去CO₂，所以正确的连接顺序是C→B→F→E→D→A→F。
（7）根据以上分析可知，仪器B中无水硫酸铜的作用是检验产物中的水。
（8）根据以上分析可知，能证明混合气中含有CO的实验依据是A中黑色粉末变红，F中澄清石灰水变混浊。