Question

乙二酸通常以二水合物的形式存在，俗称草酸晶体．已知草酸晶体在101℃时熔化并开始升华，157℃时大量升华，继续升温会分解生成CO、CO₂和H₂O．
（1）下列关于乙二酸的叙述正确的是（填编号）

 

①能和乙二醇发生酯化反应         
②能使酸性高锰酸钾溶液褪色
③其溶液能使蓝色石蕊试纸变红      
④能和碳酸氢钠溶液反应生成气体玻璃棒
（2）乙二酸的工业生产方法之一是以乙二醇为原料，在一定条件下，用空气氧化得到．写出该反应的化学反应方程式：
（3）欲检验草酸晶体受热分解的产物中是否有CO₂，甲、乙两位同学分别设计了装置1、装置2来完成实验．

（Ⅰ）简述检验装置1气密性的操作方法：

 

（Ⅱ）B和E两个装置中更合理的是

 

E，理由为：

 

（Ⅲ）请从A～F中选择合适的仪器，组装一套可更好达到实验目的装置，按照气流由左到右的顺序依次为（用字母表示）：

 

．
（Ⅳ）一定条件下草酸氢铵分解生成NH₃、CO、CO₂和H₂O，110℃时将该混合气体先通过Na₂O₂，再通过浓硫酸分别增重Ag和Bg； 若将混合气体先通过浓硫酸，再通过Na₂O₂分别增重Cg和Dg（能反应的气体均可吸收完全，且该条件下CO与Na₂O₂不反应），则A、B、C、D的大小关系为：

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）乙二酸分子中含有羧基，有酸性、能发生酯化反应、能被高锰酸钾氧化；
（2）乙二醇含有羟基，在一定条件下能被氧气氧化成乙二酸；
（3）（Ⅰ）利用空气热胀冷缩，手掌体温通过试管壁传导给空气，使其受热膨胀，逸出导管形成气泡来检查装置的气密性；
（Ⅱ）B中的导管过长、过细，冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管；E中采用U型管，更有利于乙二酸蒸气的冷凝，防止了乙二酸蒸气干扰CO₂的检验；
（Ⅲ）根据反应物草酸的熔点低和验证二氧化碳时杂质的和二氧化碳的性质来组装装置；
（Ⅳ）过氧化钠与水、二氧化碳反应，浓硫酸能够吸收氨气和水，根据反应先后顺序及反应原理分别判断其质量增重大小．

解答： 解：（1）乙二酸分子中含有羧基，具有酸性，且酸性比碳酸强，能使蓝色石蕊试液变红，能与碳酸氢钠反应生成二氧化碳；能与乙二醇发生发生酯化反应；能被酸性高锰酸钾氧化而使高锰酸钾溶液褪色，所以四个选项都正确，
故答案为：①②③④；
（2）乙二醇中含有羟基，能发生氧化反应，在一定条件下能被氧气氧化生成乙二酸，化学方程式为，
故答案为：；
（3）（?）检验装置1气密性的操作方法为：如图连接好装置，将导管b没入水中，微热（或手捂）试管a，看到导管口处有气泡冒出，撤火（或松手）后，观察到导管内有一段水柱上升，则说明该装置的气密性良好，
故答案为：如图连接好装置，将导管b没入水中，微热（或手捂）试管a，看到导管口处有气泡冒出，撤火（或松手）后，观察到导管内有一段水柱上升，则说明该装置的气密性良好；
（Ⅱ）草酸晶体在101℃时熔化并开始升华，157℃时大量升华，试管中气体中含有草酸，需要除去，以免干扰CO₂的检验；B中的导管过长、过细，冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管而存在安全隐患；E中采用U型管，与冰水的接触面积更大，更有利于乙二酸蒸气的冷凝，防止了乙二酸蒸气干扰CO₂的检验，
故答案为：E；B中的导管过长、过细，冷凝后的乙二酸晶体可能会堵塞导管而存在安全隐患；E中采用U型管，与冰水的接触面积更大，更有利于乙二酸蒸气的冷凝，防止了乙二酸蒸气干扰CO₂的检验；
（Ⅲ）由于草酸在101℃时熔化，反应装置中试管口应向上倾斜，故选A装置；产生的气体中有草酸、一氧化碳，选择装置E除去草酸，一氧化碳有毒，具有可燃性，可采用点燃的方法除去尾气中的一氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，因此一般用澄清石灰水检验二氧化碳的存在，故选装置F；所有组装一套可更好达到实验目的装置，按照气流由左到右的顺序依次为：A、E、F，
故答案为：A、E、F；
（Ⅳ）草酸氢铵分解生成NH₃、CO、CO₂和H₂O：（NH₄）HC₂O₄

△   .

NH₃↑+CO↑+CO₂↑+H₂O↑，设草酸氢铵的物质的量为1mol，则完全分解生成的NH₃、CO、CO₂和H₂O都是1mol；
110℃时将该混合气体先通过Na₂O₂，再通过浓硫酸，过氧化钠增重Ag，浓硫酸增重Bg，过氧化钠增重的Ag为二氧化碳、水总质量减去生成氧气的质量，1mol水和1mol二氧化碳足量过氧化钠反应各生成0.5mol氧气，则：Ag=18g/mol×1mol+44g/mol×1mol-32g/mol×1mol=30g；
浓硫酸增重的为1mol氨气的质量，则Bg=17g/mol×1mol=17g；
若将混合气体先通过浓硫酸，再通过Na₂O₂，浓硫酸增重为Cg，过氧化钠增重为Dg，
浓硫酸增重为Cg为1mol水和1mol氨气的质量，则：Cg=18g+17g=35g；
过氧化钠增重的为1mol二氧化碳的质量减去生成氧气的质量，1mol二氧化碳与足量过氧化钠反应生成0.5mol氧气，则Dg=44g-32g/mol×0.5mol=28g，
所以A、B、C、D的大小关系为：C＞A＞D＞B，
故答案为：C＞A＞D＞B．

点评：本题通过探讨乙二酸的性质，考查了物质性质实验方案的设计，题目难度较大，正确理解题干信息明确反应原理为解答关键，（Ⅳ）为难点、易错点，计算过程稍复杂，可以假设出草酸氢铵的物质的量，然后根据反应原理计算，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验、化学计算能力．