Question

9．淀粉水解的产物（C₆H₁₂O₆）用硝酸酸化可以制备草酸（H₂C₂O₄），装置如图所示：
实验过程如下：
①将1：1的淀粉水乳液与少许98%硫酸加入烧杯中，水浴加热30min；
②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；
③在55〜60℃条件下，缓慢滴加混酸（65%HNO₃与98%H₂S0₄的质量比为4：3）溶液；
④反应3h左右，冷却、过滤后再重结晶得二水合草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）．
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃═3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃═6CO₂↑+8NO↑+10H₂O
C₆H₁₂O₆+2HNO₃═6CO₂↑+2NO↑+4H₂O
请回答下列问题：
（1）实硷①加入98%硫酸少许的目的是催化剂的作用．
（2）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为碘水．
（3）冷凝水的进口是图2a（填“a”或“b”）．
（4）装置B的作用为作安全瓶．
（5）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是硝酸浓度过大．导致葡萄糖被氧化为C〇₂，且H₂C₂O₄进一步被氧化．
（6）当尾气中n（NO₂）：n（NO）=1：1时，过量的NaOH溶液能将氮氧化物全部吸收，只生成一种钠盐，化学方程式为NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O．若用步驟④后含硫酸的母液来吸牧氮氧化物，其优点是提高HNO₃利用率，缺点是NO_x（或氮氧化物）吸收不完全．
（7）二水合草酸晶体纯度的测定．称取该晶体0.12g，加水溶解，用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定（杂质不参与反应），该反应的离子方程式为 MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．此时溶液颜色由无色变为浅紫色．滴定前后液面读数如图所示，则该晶体中二水合草酸的质量分数为84.0%

Answer 1

分析 （1）根据浓硫酸的三大特性结合反应解答；
（2）碘水遇到淀粉会变蓝，如果溶液中无淀粉，加入碘水没有变化；
（3）冷凝效果逆流效果好；
（4）装置B的作用是防止发生装置和吸收装置间发生倒吸；
（5）浓硫酸溶于水放热；草酸具有还原性，硝酸能进一步氧化C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄；
（6）当尾气中n（NO₂）：n（NO）=1：1时，过量的NaOH溶液能将氮氧化物全部吸收，只生成一种钠盐为亚硝酸钠，优点：提高HNO₃利用率（或循环使用氮氧化物）； 缺点：NO_x（或氮氧化物）吸收不完全；
（7）高锰酸钾为紫红色，过程中不需要加指示剂；在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，根据反应计算．

解答 解：（1）浓硫酸具有强氧化性、吸水性和脱水性，本题实验是将C₆H₁₂O₆用硝酸氧化可以制备草酸，浓硫酸作催化剂且浓硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移动，
故答案为：催化剂的作用；
（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，
故答案为：碘水；
（3）冷凝效果逆流效果好，冷凝水的进口是a进b出，故答案为：a；
（4）装置B的作用是防止发生装置和吸收装置间发生倒吸，起到安全瓶的作用，故答案为：作安全瓶；
（5）混酸为65%HNO₃与98%H₂SO₄的混合液，混合液溶于水放热，温度高能加快化学反应，硝酸能进一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳，
故答案为：硝酸浓度过大．导致葡萄糖被氧化为C〇₂，且H₂C₂O₄进一步被氧化；
（6）当尾气中n（NO₂）：n（NO）=1：1时，过量的NaOH溶液能将氮氧化物全部吸收，只生成一种钠盐为亚硝酸钠，反应的化学方程式为：NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O，用含硫酸的母液来吸收氮氧化物，会生成硝酸而重复使用，提高HNO₃利用率；但也会造成吸收不充分，造成环境污染，
故答案为：NO₂+NO+2NaOH=2NaNO₂+H₂O；提高HNO₃利用率；NO_x（或氮氧化物）吸收不完全；
（7）高锰酸钾溶液为紫红色，当达到滴定终点时，再滴入高锰酸钾溶液时，淡紫色不再褪去半分钟内不变化，草酸钠（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高锰酸钾溶液进行滴定，离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，图示滴定管消耗溶液体积=18.50mL-2.50mL=16.00mL，
n（KMnO₄）=0.016L×0.0200mol•L^-1=3.2×10^-4mol，根据方程式可得：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2                  5
3.2×10^-4mol    8×10^-4mol    
样品中二水合草酸的质量为m=8×10^-4mol×126g/mol=8×126×10^-4g=0.1008g，
则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为$\frac{0.1008g}{0.12g}$×100%=84.0%，
故答案为：84.0%．

点评 本题主要考查了草酸的制取实验，注意把握实验的原理，熟练进行氧化还原计算是解答的关键，要求具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力，题目难度中等．