Question

2．草酸（H₂C₂O₄）是一种重要的有机化工原料．为探究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验．
实验Ⅰ：实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸，装置如图所示
①一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中
②控制反应温度55-60℃，边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸（65%的HNO₃与98%的H₂SO₄的质量比2：1.25）
③反应3小时，冷却，抽滤后再重结晶得到草酸晶体，硝酸氧化淀粉水解液的反应为：C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
（1）如图实验装置中仪器乙的名称为：冷凝管．装置B的作用是防C中液体倒吸进A中（安全瓶）．
（2）检验淀粉是否水解完全的方法：取样，加碘水，看是否变蓝，变蓝则证明水解不完全，否则，水解完全．
实验Ⅱ：探究草酸与酸性高锰酸钾的反应
（3）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，可观察到溶液由紫红色变为近乎无色，写出上述反应的离子方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（4）学习小组的同学发现，当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快．为探究其原因，同学们做了如下对比实验；

实验序号	H2C2O4（aq）		KMnO4（H+）（aq）		MnSO4（S） （g）	褪色时间（S）
	C（mol•L-1）	V（mL）	C（mol•L-1）	V（mL）
实验1	0.1	2	0.01	4	0	30
实验2	0.1	2	0.01	4	5	4

由此你认为溶液褪色总是先慢后快的原因是Mn²⁺起了催化剂的作用．
（5）草酸亚铁在工业中有重要作用，草酸可以制备草酸亚铁，步骤如下：
称取FeSO₄•7H₂O 固体于小烧杯中，加入水和少量稀H₂SO₄溶液酸化，加热溶解．向此溶液中加入一定量的H₂C₂O₄溶液，将混合溶液加热至沸，不断搅拌，以免暴沸，待有黄色沉淀析出并沉淀后，静置．倾出上清液，再加入少量水，并加热，过滤，充分洗涤沉淀，过滤，用丙酮洗涤固体两次并晾干．
①生成的草酸亚铁需充分洗涤沉淀，检验是否洗涤完全的方法是取最后一次洗涤液1～2mL置于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净．
②用丙酮洗涤固体两次的目的是降低草酸亚铁的溶解量，同时更快洗去表面的水分．

Answer 1

分析 （1）根据仪器构造可知；反应生成的气体与C中氢氧化钠溶液反应，容易发生倒吸现象，装置B为安全瓶，起到了防止倒吸的作用；
（2）淀粉遇碘变蓝色，在已经水解的淀粉溶液中滴加几滴碘液，溶液显蓝色，则证明淀粉没有完全水解，溶液若不显色，则证明淀粉完全水解；
（3）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能够将草酸氧化，据此写出反应的离子方程式；
（4）对比试验1和试验2的反应条件的区别，可以得出影响化学反应速率的因素；
（5）①判断沉淀是否洗净的方法：取最后一次洗涤的滤液，检测滤液中是否存在未洗涤干净的杂质，本题中草酸亚铁的制备是用FeSO₄•7H₂O固体于小烧杯中加入水和少量稀H₂SO₄溶液酸化，加热溶解，因而沉淀表面可能会有稀H₂SO₄杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO₄^2-，即该题便转化成SO₄^2-的检验；
②用丙酮洗涤两次并晾干，丙酮易挥发，草酸亚铁不溶于丙酮，有利于干燥，减少损失．

解答 解：（1）根据仪器构造可知仪器乙为冷凝管；硝酸氧化淀粉水解液的反应为：C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O，装置C吸收尾气，装置B为安全瓶，防止C中液体倒吸进A中；
故答案为：冷凝管；防C中液体倒吸进A中（安全瓶）；
（2）淀粉遇碘变蓝色，方法为：取样，加碘水，看是否变蓝，变蓝则证明水解不完全，否则，完全；
故答案为：取样，加碘水，看是否变蓝，变蓝则证明水解不完全，否则，水解完全；
（3）酸性高锰酸钾具有强氧化性，草酸能够被氧化，导致酸性高锰酸钾溶液褪色，反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O；
故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（4）通过两组实验比较知，其它条件相同，试验2中加入硫酸锰，其反应时间短，说明反应速率快，从而证明反应生成的Mn²⁺有催化作用，加快了反应速率；
故答案为：Mn²⁺起了催化剂的作用；
（5）①本题中草酸亚铁的制备是用FeSO₄•7H₂O固体于小烧杯中加入水和少量稀H₂SO₄溶液酸化，加热溶解，因而沉淀表面可能会有稀H₂SO₄杂质，因而应该检验最后一次洗涤滤液中是否含有SO₄^2-，具体操作为：取最后一次的洗涤滤液1～2 mL 于试管中，向其中滴加用盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液1～2mL置于试管中，向其中滴加盐酸酸化的BaCl₂溶液，若无白色沉淀产生，则表明已洗涤干净；
②丙酮易挥发，草酸亚铁不溶于丙酮，降低草酸亚铁的溶解量，同时更快洗去表面的水分；
故答案为：降低草酸亚铁的溶解量，同时更快洗去表面的水分．

点评 本题考查了制备实验方案设计，涉及化学实验、物质的性质，题目难度中等，注意掌握探究物质性质实验方案设计的方法，明确物质性质及实验操作方法为解答关键，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力．