Question

18．草酸是一種重要的化工原料，廣泛用于藥物生產(chǎn)、高分子合成等工業(yè)．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬以甘蔗渣為原料用水解-氧化-水解循環(huán)進(jìn)行制取草酸．查閱資料得知：
①易溶于乙醇和水，微溶于乙醚（易揮發(fā)），難溶于苯和四氯化碳．
②草酸具有很強(qiáng)的還原性

請跟據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）氧化-水解過程是在上圖1的裝置中進(jìn)行的，指出裝置A的名稱三頸燒瓶．
（2）氧化-水解過程中，在硝酸用量、反應(yīng)的時間等條件均相同的情況下，改變反應(yīng)溫度以考察反應(yīng)溫度對草酸產(chǎn)率的影響，結(jié)果如圖2所示，請選擇最佳的反應(yīng)溫度為70℃，實驗中若混酸滴加過快或溫度過高，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)率下降，其原因是草酸易被濃硫酸或硝酸氧化．
（3）得到粗產(chǎn)品后，洗滌時選擇乙醚 作洗滌劑，理由是易揮發(fā)，無殘留．
（4）為了確定產(chǎn)品中H₂C₂O₄•2H₂O（M=126g/mol）的純度，稱取10.0g草酸樣品，配成250mL溶液，每次實驗時準(zhǔn)確量取25.00mL草酸溶液，加入適量的稀硫酸，用0.1mol/LKMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定．平行滴定三次，重復(fù)滴定三次，每次消耗KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積如表所示

	第一次	第二次	第三次
體積（mL）	16.10mL	16.60mL	15.90mL

①寫出滴定過程中的離子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
②在草酸純度測定的實驗過程中，下列說法正確的是：CD．
A．配制標(biāo)準(zhǔn)液時，若KMnO₄不純（雜質(zhì)不與待測液反應(yīng)），會使實驗誤差偏低
B．潤洗滴定管時，應(yīng)從滴定管上口加滿所需的酸或堿液，使滴定管內(nèi)壁充分潤洗
C．滴定時，眼睛注視錐形瓶，觀察溶液顏色變化
D．滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時，仰視標(biāo)準(zhǔn)液液面，會使實驗誤差偏高
③判斷滴定已經(jīng)達(dá)到終點(diǎn)的方法是：錐形瓶中滴入最后一滴高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中溶液變成淺紅色且半分鐘后不變色．
④草酸晶體的純度為50.4%．

Answer 1

分析 （1）由儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器A為三頸燒瓶；
（2）根據(jù)草酸的回收率最高時判斷最佳反應(yīng)溫度；濃硫酸、硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以氧化草酸；
（3）草酸易溶于乙醇和水，微溶于乙醚，且乙醚易揮發(fā)，用乙醚洗滌；
（4）①酸性條件下高錳酸鉀將草酸氧化為二氧化碳，自身被還原為錳離子；
②A．配制標(biāo)準(zhǔn)液時，若KMnO₄不純（雜質(zhì)不與待測液反應(yīng)），消耗高錳酸鉀溶液體積偏大；
B．潤洗滴定管時，不需要加滿所需的酸或堿液，導(dǎo)致藥品的浪費(fèi)；
C．滴定時，眼睛注視錐形瓶，觀察溶液顏色變化，判斷反應(yīng)終點(diǎn)；
D．滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時，仰視標(biāo)準(zhǔn)液液面，會使消耗高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏大；
③由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，草酸反應(yīng)完畢，滴入最后一滴高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中溶液變成淺紅，反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)；
④第2次數(shù)據(jù)與其它兩次相差較大，應(yīng)舍棄，其它兩次平均值為消耗酸性高錳酸鉀溶液體積，根據(jù)n=cV計算反應(yīng)中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，根據(jù)方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算25mL草酸的物質(zhì)的量，再計算原樣品中草酸的物質(zhì)的量，進(jìn)而計算草酸晶體的純度．

解答 解：（1）由儀器結(jié)構(gòu)特征，可知儀器A為三頸燒瓶，
故答案為：三頸燒瓶；
（2）根據(jù)圖3可知，在溫度為70℃時，草酸的收率最高，所以選擇的最佳反應(yīng)溫度是70℃，
濃硫酸、硝酸具有強(qiáng)氧化性，可以氧化草酸，混酸滴加過快或溫度過高，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)率下降，
故答案為：70℃；草酸易被濃硫酸或硝酸氧化；
（3）草酸易溶于乙醇和水，微溶于乙醚，且乙醚易揮發(fā)，用乙醚洗滌，
故答案為：乙醚；易揮發(fā)，無殘留；
（4）①酸性條件下高錳酸鉀將草酸氧化為二氧化碳，自身被還原為錳離子，反應(yīng)離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
根據(jù)草酸溶液的酸堿性及量取溶液的精確度選用相應(yīng)的儀器；
②A．配制標(biāo)準(zhǔn)液時，若KMnO₄不純（雜質(zhì)不與待測液反應(yīng)），消耗高錳酸鉀溶液體積偏大，使實驗誤差偏偏高，故A錯誤；
B．潤洗滴定管時，不需要加滿所需的酸或堿液，導(dǎo)致藥品的浪費(fèi)，故B錯誤；
C．滴定時，眼睛注視錐形瓶，觀察溶液顏色變化，判斷反應(yīng)終點(diǎn)，故C正確；
D．滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時，仰視標(biāo)準(zhǔn)液液面，會使消耗高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏大，會使實驗誤差偏高，故D正確．
故選：CD；
③由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以滴定終點(diǎn)的判斷依據(jù)是：向錐形瓶中滴入最后一滴高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中溶液變成淺紅色且半分鐘后不變色，
故答案為：向錐形瓶中滴入最后一滴高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中溶液變成淺紅色且半分鐘后不變色；
④第2次數(shù)據(jù)與其它兩次相差較大，應(yīng)舍棄，消耗酸性高錳酸鉀溶液體積為$\frac{（16.10+15.90）mL}{2}$=16.00mL，反應(yīng)中消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量是0.016L×0.1mol/L=0.0016mol，根據(jù)方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，可知25mL溶液中草酸的物質(zhì)的量是0.0016mol×$\frac{5}{2}$=0.004mol，因此原樣品中草酸的物質(zhì)的量是0.004mol×$\frac{250mL}{25mL}$=0.04mol，則質(zhì)量=0.04mol×126g/mol=5.04g，所以草酸的純度是$\frac{5.04g}{10.0g}$×100%=50.4%．
故答案為：50.4%．

點(diǎn)評 本題考查有機(jī)物制備實驗方案設(shè)計，涉及化學(xué)儀器、對裝置的分析評價、實驗條件的選擇控制、物質(zhì)含量的測定、氧化還原反應(yīng)滴定等，是對學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，難度中等．