Question

15．用硝酸氧化淀粉水解的產(chǎn)物（C₆H₁₂O₆）可以制備草酸，裝置如圖1所示（加熱、攪拌和儀器固定裝置均己略去）．

實(shí)驗(yàn)過程如下：
①將1：1的淀粉水乳液與少許硫酸（98%）加入燒杯中，水浴加熱至85℃～90℃，保持30 min，得到淀粉水解液，然后逐漸將溫度降至60℃左右；
②將一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中；
③控制反應(yīng)液溫度在55～60℃條件下，邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸（65%HNO₃與98%H₂SO₄的質(zhì)量比為2：1.5）溶液；
④反應(yīng)3h左右，冷卻，減壓過濾后得草酸晶體粗品，再重結(jié)晶得草酸晶體．
硝酸氧化淀粉水解液過程中可發(fā)生下列反應(yīng)：
C₆H₁₂O₆+12HNO₃→3H₂C₂O₄+9NO₂↑+3NO↑+9H₂O
C₆H₁₂O₆+8HNO₃→6CO₂+8NO↑+10H₂O
3H₂C₂O₄+2HNO₃→6CO₂+2NO↑+4H₂O
請回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)①加入少許98%硫酸的目的是：催化劑的作用．
（2）冷凝水的進(jìn)口是a（填a或b）；實(shí)驗(yàn)中若混酸滴加過快，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)量下降，其原因是溫度過高，硝酸濃度過大，導(dǎo)致C₆H₁₂O₆、H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化．
（3）裝置B的作用是防止倒吸，為使尾氣被充分吸收，C中的試劑是氫氧化鈉溶液．
（4）重結(jié)晶時(shí)，將草酸晶體粗品經(jīng)I加熱溶解、Ⅱ趁熱過濾、Ⅲ冷卻結(jié)晶、Ⅳ過濾洗滌、Ⅴ干燥等實(shí)驗(yàn)步驟，得到較純凈的草酸晶體．該過程中可將粗品中溶解度較大的雜質(zhì)在Ⅳ（填上述實(shí)驗(yàn)步驟序號(hào)）時(shí)除去；而粗品中溶解度較小的雜質(zhì)最后留在濾紙上（填“濾紙上”或“濾液中”）．
（5）將產(chǎn)品在恒溫箱內(nèi)約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．稱取一定量該樣品加適量水完全溶解，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)液滴定，反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．    滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如圖2所示，則消耗KMnO₄溶液的體積為16.00mL．
（6）已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉溶液（NaHC₂O₄）顯酸性．常溫下，向10mL0.01mol•L^-1IH₂C₂O₄溶液中加入10mL0.01mol•L^-1NaOH溶液時(shí)，溶液中各種離子的濃度由大到小的順序?yàn)閏（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)濃硫酸的三大特性結(jié)合反應(yīng)解答；
（2）冷凝水流向與蒸氣流向逆向時(shí)冷凝效果最佳；濃硫酸溶于水放熱，草酸具有還原性，硝酸能進(jìn)一步氧化C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄；
（3）生成的氮氧化物污染空氣，故裝置C用氫氧化鈉吸收尾氣，裝置B防止倒吸；
（4）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，通過重結(jié)晶得草酸晶體時(shí)，草酸晶體析出，溶解度較大的雜質(zhì)留在溶液中，溶解度較小的雜質(zhì)最后過濾時(shí)留在濾紙上；
（5）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價(jià)錳離子、二氧化碳和水，如圖2所示，則消耗KMnO₄溶液的體積18.50mL-2.50mL=16.00mL；
（6）常溫下，向10mL 0.01mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol•L^-1NaOH溶液反應(yīng)得到的溶液中溶質(zhì)為NaHC₂O₄，溶液顯酸性，據(jù)此比較離子濃度大�。�

解答 解：（1）濃硫酸具有強(qiáng)氧化性、吸水性和脫水性，本題實(shí)驗(yàn)是將C₆H₁₂O₆用硝酸氧化可以制備草酸，濃硫酸作催化劑且濃硫酸吸水有利于向生成草酸的方向移動(dòng)；
故答案為：催化劑的作用；
（2）冷凝水流向與蒸氣流向逆向時(shí)冷凝效果最佳，所以應(yīng)從a口進(jìn)入；混酸為65%HNO₃與98%H₂SO₄的混合液，混合液溶于水放熱，溫度高能加快化學(xué)反應(yīng)，硝酸能進(jìn)一步氧化H₂C₂O₄成二氧化碳；
故答案為：a；溫度過高，硝酸濃度過大，導(dǎo)致C₆H₁₂O₆、H₂C₂O₄進(jìn)一步被氧化；
（3）生成的氮氧化物污染空氣，故裝置C可用用氫氧化鈉吸收尾氣，裝置B防止倒吸；
故答案為：防止倒吸；氫氧化鈉溶液；
（4）根據(jù)題中實(shí)驗(yàn)步驟可知，通過重結(jié)晶得草酸晶體時(shí)，草酸晶體析出，溶解度較大的雜質(zhì)留在溶液中，應(yīng)該在步驟Ⅳ中除去，溶解度較小的雜質(zhì)最后過濾時(shí)留在濾紙上；
故答案為：Ⅳ；濾紙上；
（5）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價(jià)錳離子、二氧化碳和水，離子反應(yīng)為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；如圖2所示，則消耗KMnO₄溶液的體積18.50mL-2.50mL=16.00mL；
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；16.00mL；
（6）常溫下，向10mL 0.01mol•L^-1 H₂C₂O₄溶液中滴加10mL 0.01mol•L^-1NaOH溶液反應(yīng)得到的溶液中溶質(zhì)為NaHC₂O₄，溶液顯酸性，電離大于水解，溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；
故答案為：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了草酸的制取實(shí)驗(yàn)和離子濃度的大小比較，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理，和對(duì)離子濃度判斷時(shí)注意分析溶液的溶質(zhì)，要求具備一定的理論分析能力，題目難度中等．