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)的工艺流程如下：

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0.050 0 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

解析　(1)分析题中信息可知，NaOH与CO在一定条件下合成甲酸钠的方程式为NaOH＋COHCOONa；甲酸钠脱氢的反应可先写成HCOONa―→Na₂C₂O₄，分析元素组成知还应该有H₂生成，配平即可。(2)Na₂C₂O₄与Ca(OH)₂反应生成CaC₂O₄和NaOH，故过滤操作①的滤液是NaOH溶液，滤渣是CaC₂O₄；CaC₂O₄与硫酸反应可以得到草酸和硫酸钙，故过滤操作②的滤液是草酸及没有反应完的硫酸，滤渣是硫酸钙。(3)工艺过程中③是回收NaOH，供循环生产使用，工艺过程中④是回收硫酸，供循环生产使用，降低生产成本及减小环境污染。(4)草酸钠与硫酸混合可得到草酸及硫酸钠，故杂质是硫酸钠。(5)草酸与酸性KMnO₄溶液反应时，草酸被氧化为CO₂，KMnO₄被还原为Mn^2＋，溶液中H^＋参与反应，由此可写出相应的离子方程式。依得失电子守恒原理有2n(H₂C₂O₄)＝5×0.05 mol·L^－1×0.015 L，n(H₂C₂O₄)＝1.875×10^－3 mol，故草酸晶体的纯度为126 g·mol^－1××100%＝94.5%。

答案　(1)CO＋NaOHHCOONa

2HCOONaNa₂C₂O₄＋H₂↑

(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)5C₂O＋2MnO＋16H^＋===2Mn^2＋＋8H₂O＋10CO₂↑

×100%＝94.5%