Question

某实验小组为研究草酸的制取和草酸的性质，进行如下 实验．
实验I：制备草酸
实验室用硝酸氧化淀粉水解液制备草酸的装置如图1所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去） 实验过程如下：

①将一定量的淀粉水解液加人三颈瓶中
②控制反应液温度在55?60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸 （65%HNO₃与98%H₂S0₄的质量比为2：1.5）溶液
③反应3h左右，冷却，抽滤后再重结晶得草酸晶体．
硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃→6CO₂+8NO↑+4H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃→6CO₂+2NO↑+4H₂O
（1）检验淀粉是否水解完全所需用的试剂为

 

（2）实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产率下降，其原因是

 

实验II：草酸晶体中结晶水测定
草酸晶体的化学式可表示为H₂C₂O₄?xH₂O，为测定x的值，进行下列实验：
①称取6.3g某草酸晶体配成100．OmL的水溶液，
②取25．OOmL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄，用浓度为0.5mol/L的KMnO₄溶液滴定，滴定终点时消耗KMnO₄ 的体积为1O．OOmL．回答下列问题_：
（3）写出上述反应的离子方程式

 

．
（4）计算x=

 

．
（5）滴定时，常发现反应速率开始很慢，后来逐渐加快，可能的原因是

 

．
实验III：草酸不稳定性
查阅资料：草酸晶体（H₂C₂O₄?xH₂0），100℃开始失水，100.5℃左右分解产生H₂O CO和C0₂．请用如图2中提供的仪器及试剂，设计一个实验，证明草酸晶体分解得到的混合气 中有H₂O CO和CO₂，（加热装置和导管等在图中略去，部分装置可重复使用）．
回答下列问题：
（6）仪器装置按连接顺序为

 

（7）仪器B中无水硫酸铜的作用

 

能证明混合气中含有CO的实验依据是

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：（1）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；
（2）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；
（3）高锰酸钾具有氧化性，能将草酸氧化为二氧化碳，本身被还原为锰离子，据此书写离子方程式；
（4）根据反应的原理寻找关系式，计算x的值；
（5）根据浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响分析；检验H₂O、CO和CO₂气体，首先应该用无水硫酸铜遇（6）水蒸气变蓝，再利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳检验还原性，能还原黑色的氧化铜，生成的二氧化碳用澄清的石灰水检验，据此根据水蒸气、二氧化碳和一氧化碳的性质进行排序；
（7）用无水硫酸铜遇水蒸气变蓝，再利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳检验还原性，能还原黑色的氧化铜，生成的二氧化碳用澄清的石灰水检验．

解答： 解：（1）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；
（2）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：温度过高，硝酸浓度过大，导致C₆H₁₂O₆、H₂C₂O₄进一步被氧化；
（3）酸钾具有氧化性，能将草酸氧化为二氧化碳，本身被还原为锰离子，离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（4）根据2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到关系式：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄?H₂O，设草酸晶体的物质的量是y，
        2MnO₄^-～5H₂C₂O₄?xH₂O
          2          5
0.5mol/L×0.01L×4    y
则晶体的物质的量是y=

5×0.5mol/L×0.01L×4

2

=0.05mol，即

6.3g

9+18x

=0.05，解得x=2，
故答案为：2；
（5）随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，化学反应速率减慢，因此不是浓度，催化剂可以加快化学反应速率，应为Mn²⁺对该反应起催化作用，故答案为：Mn²⁺对该反应起催化作用；
（6）为证明草酸的受热分解产物中含有H₂O、CO₂和CO，先首先将混合气体通入无水硫酸铜检验水蒸气，如果变蓝说明有水蒸气产生，再通入澄清的石灰水检验二氧化碳，如果澄清的石灰水变浑浊，则证明含有二氧化碳气体，再用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，再通入澄清的石灰水检验二氧化碳是否被除尽，然后再将洗气后的气体进行干燥，最后将气体再通过黑色的氧化铜装置，一氧化碳和黑色的氧化铜反应生成铜和二氧化碳，再用澄清的石灰水检验二氧化碳是否存在，如果澄清石灰水变浑浊，则证明该混合气体中含有一氧化碳，故答案为：CBFEDAF；
（7）用无水硫酸铜遇水蒸气变蓝，再利用二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，一氧化碳检验还原性，能还原黑色的氧化铜，生成的二氧化碳用澄清的石灰水检验，
故答案为：检验产物中的水；A中黑色粉末变红，F中澄清石灰水变浑浊．

点评：本题考查物质组成的测定、对实验原理的理解氧化还原滴定、实验数据与实验结果的处理能力等，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合考查，需要学生具有知识的基础与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．