还原性的无水草酸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.分解为二氧化碳和一氧化碳．(1)草酸(H2C2O4)浓硫酸并加热条件下分解的化学方程式为:H2C2O4 $\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO2↑+H2O下列装置中如图1.可用于草酸分解制取气体的是d．(2)某探究小组利用草酸分解产生� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

20．还原性的无水草酸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，分解为二氧化碳和一氧化碳．

（1）草酸（H₂C₂O₄）浓硫酸并加热条件下分解的化学方程式为：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$CO↑+CO₂↑+H₂O下列装置中如图1，可用于草酸分解制取气体的是d．（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），实验装置如下图2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浓NaOH溶液、浓硫酸．
②在点燃酒精灯之前应进行的操作是：（a）检查装置气密性（或先排尽装置内空气，以防止加热时发生爆炸）；（b）通入混合气体一段时间．
③准确称量样品的质量10.00g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n=2（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）．
④在本实验中，下列情况会使测定结果n偏大的是abc（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
（3）该探究小组还利用KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应过程中溶液紫色消失的方法，研究影响反应速率的因素．
①请完成以下实验设计表（表中不要留空格）：
每次实验KMnO₄酸性溶液的用量均为4mL、H₂C₂O₄溶液的用量均为2mL，催化剂MnSO₄的用量可选择0.5g、0.0g）
②若要准确计算反应速率，该实验中还需测定溶液紫色消失所需要的时间．请你设计出通过测定褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率关系的实验方案：

实验编号	实验目的	T/K	催化剂用量/g	c/mol•l^-1
实验编号	实验目的	T/K	催化剂用量/g	KMnO₄	H₂C₂O₄
Ⅰ	为以下实验作参考	298	0.5	0.01	0.1
Ⅱ	探究KMnO₄酸性溶液的浓度对该反应速率的影响	298	0.5	0.001	0.1
Ⅲ		323	0.5	0.01	0.1
Ⅳ	探究催化剂对反应速率的影响				0.1

取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．
③写出KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应的离子方程式：2MnO₄^_+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+8H₂O+2Mn²⁺．

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；
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
  $\frac{（18n+48）g}{18ng}$=$\frac{10-y}{y}$，整理可得：1+$\frac{24}{9n}$=$\frac{10-y}{y}$，
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；
（3）①研究影响反应速率的因素时，除了待探究的因素不同外，其它因素必须完全相同，据此进行解答；
②因颜色是由KMnO₄产生，如果想通过直接观察褪色时间长短来判断必须保证高锰酸钾的体积与浓度相同，草酸的体积相同、浓度不同．
③高锰酸钾溶液氧化草酸为二氧化碳，本身被还原为锰离子，结合原子守恒和电荷守恒配平得到离子方程式．

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$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$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$\frac{\underline{\;浓硫酸\;}}{△}$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：浓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（或先排尽装置内空气，以防止加热时发生爆炸）；
③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；
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
    $\frac{（18n+48）g}{18ng}$=$\frac{10-y}{y}$，整理可得：1+$\frac{24}{9n}$=$\frac{10-y}{y}$，
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；
（3）①实验③中反应条件与实验①相比，只有温度不同，实验实验③探究的是温度对反应速率的影响；实验④探究的是探究催化剂对反应速率的影响，所以实验④中催化剂用量与反应①不同，则催化剂为0，其它条件必须完全相同，
故答案为：

实验编号	实验目的	T/K	催化剂的用量/g	C/（mol/L）
实验编号	实验目的	T/K	催化剂的用量/g	KMnO₄	H₂C₂O₄
①
②
③	探究温度对反应速率的影响
④		298	0	0.01

故答案为：

实验编号	实验目的	T/K	催化剂的用量/g	C/（mol/L）
实验编号	实验目的	T/K	催化剂的用量/g	KMnO₄	H₂C₂O₄
I
II
III	探究温度对反应速率的影响
IV		298	0.0	0.01

②因颜色是由KMnO₄产生，虽然KMnO₄浓度大反应快，但KMnO₄的量也多，故无法根据颜色变化比较反应快慢，不经过计算直接利用表中的褪色时间长短来判断浓度大小与反应速率的关系是不可行的；若想通过直接观察褪色时间长短来判断溶液浓度的大小，则必须保证KMnO₄酸性溶液的浓度和体积相同，草酸的体积相同，物质的量浓度不同，即：取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应，
故答案为：取过量的体积相同、浓度不同的草酸溶液分别同时与体积相同、浓度相同的高锰酸钾酸性溶液反应．
③高锰酸钾溶液氧化草酸为二氧化碳，本身被还原为锰离子，结合原子守恒和电荷守恒配平得到KMnO₄酸性溶液与H₂C₂O₄溶液反应的离子方程式为：2MnO₄_+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+8 H₂O+2Mn²⁺，
故答案为：2MnO₄_+5H₂C₂O₄+6H⁺=10CO₂↑+8 H₂O+2Mn²⁺．

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．

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