Question

具有还原性的无水草酸（H₂C₂O₄）是无色无臭的透明结晶或白色粉末．草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，并同时生成两种气体氧化物．
（1）草酸（H₂C₂O₄）分解的化学方程式为：

 

．下列装置中，可用于草酸分解制取气体的是

 

．（填字母）

（2）某探究小组利用草酸分解产生的混合气体和铁锈反应来测定铁锈样品组成（假定铁锈中只有Fe₂O₃?nH₂O和Fe两种成份），实验装置如图所示，请回答：
①为得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶A、B中盛放的试剂分别是

 

、

 

．
②在点燃酒精灯之前应进行的操作是：（a）

 

；（b）通入混合气体一段时间．
③实验中，C装置的现象是

 

；E的作用是

 

．
④在本实验中，下列情况会使测定结果 n 偏大的是

 

（填字母）．
A．缺少洗气瓶B　　　　　　      B．缺少装置E
C．反应后固体是铁和少量Fe₂O₃   D．反应后固体是铁和少量Fe₂O₃?nH₂O
⑤准确称量样品的质量 10.00 g置于硬质玻璃管中，充分反应后冷却、称量，硬质玻璃管中剩余固体质量为8.32g，D中浓硫酸增重0.72g，则Fe₂O₃?nH₂O中n=

 

．（假定Fe和H₂O不发生反应，实验过程中每步均完全吸收或反应）．计算过程：

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,实验探究物质的组成成分以及含量,常见气体的检验与除杂方法,一氧化碳的化学性质,根据化学反应方程式的计算

专题：科学探究

分析：（1）根据题中信息：草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，分解为二氧化碳和一氧化碳写出反应的化学方程式；根据该反应反应物、反应条件进行分析合理的发生装置；
（2）①草酸分解产物中有二氧化碳、一氧化碳和水，要得到干燥、纯净的CO气体，应该先除去二氧化碳，然后使用浓硫酸进行干燥；
②该实验装置连有多个装置，实验前需要检验装置的气密性（或一氧化碳为可燃性气体，点燃酒精灯之前需要将装置中的空气排净，避免发生爆炸）；
③根据一氧化碳具有还原性，能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳进行解答；
④设剩余固体质量为xg、装置D增重yg，则
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固体减少的质量为
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
  

(18n+48)g

18ng

=

10-x

y

，整理可得：1+

24

9n

=

10-x

y

，即固体剩余质量越大，测定的n值越大；装置D中质量增重越大，测定的n值越小，据此进行判断；
⑤结合方程式，根据固体减少的质量与浓硫酸增重的质量列关系式计算n值．

解答：解：（1）草酸在浓硫酸并加热条件下容易脱去水分，分解为二氧化碳和一氧化碳，发生反应的化学方程式为：H₂C₂O₄

浓H2SO4  .

CO↑+CO₂↑+H₂O；该反应需要加热、还应该能够控制反应开始和停止，综合考虑可知装置d可用于草酸分解制取气体，
故答案为：H₂C₂O₄

浓H2SO4  .

CO↑+CO₂↑+H₂O；d；
（2）①为得到干燥、纯净的CO气体，洗气瓶A盛放的为氢氧化钠溶液，用于除去混合气体中的二氧化碳；装置盛放干燥剂浓硫酸，目的为干燥CO；故答案为：NaOH溶液；浓硫酸；
②实验前需要检查装置气密性是否良好，否则影响测定结果（或者一氧化碳为可燃性气体，点燃酒精灯之前需要将装置中的空气排净），
故答案为：检查装置气密性；
③一氧化碳具有还原性，能和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，二氧化碳能和碱石灰反应，所以C装置的现象是红色粉末变成黑色；E的作用是吸收二氧化碳；故填：红色粉末变成黑色；吸收二氧化碳；
④设剩余固体质量为xg、装置D增重yg，则
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固体减少的质量为
                        18n     （18n+48）g
                         y           10-x 
  

(18n+48)g

18ng

=

10-x

y

，整理可得：1+

24

9n

=

10-x

y

，
即固体剩余质量越大，测定的n值越大；装置D中质量增重越大，测定的n值越小
A．缺少洗气瓶B，会导致D中浓硫酸增重质量偏大，计算出的n值偏大，故A正确；                    
B．缺少装置E，浓硫酸具有吸水性，会导致装置D中的质量比实际增加的质量偏高，计算出的n偏大，故B正确；
C．反应后固体是铁和少量Fe₂O₃，氧化铁没有完全反应，导致测定结果偏高，故C正确；
D．反应后固体是铁和少量Fe₂O₃?nH₂O，相当于部分Fe₂O₃?nH₂O没有反应，不影响沉淀结果，故D错误；
故答案为：ABC；
⑤由题意知，固体质量减少的量为水和氧的量，浓硫酸吸收的量为水，反应方程式为：
Fe₂O₃．nH₂O+3CO=Fe+3CO₂+nH₂O    固体减少的质量为
                        18ng      （18n+48）g
                        0.72g     10.00g-8.32g
则0.72g×（18n+48）g=18ng×（ 10.00g-8.32g），
解得n=2，
故答案为：2．

点评：本题考查了实验基本操作、反应装置的选择，实验测定物质成分的实验方案的设计、影响化学反应速率的因素等知识，题目难度较大，注意根据反应物的状态及反应条件选择反应装置，明确探究反应速率快慢的方法．