Question

乙二酸（H₂C₂O₄）是一種重要的化工產(chǎn)品，可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色，其制備工藝流程如下：

氧化時控制反應(yīng)液溫度為55～60℃，邊攪拌邊緩慢滴加濃HNO₃、H₂SO₄混合液，可發(fā)生下列反應(yīng)：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆­＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
⑴檢驗氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的實驗方案為     。
⑵氧化時控制反應(yīng)液溫度為55～60℃的原因是     。
⑶若水解時淀粉利用率為80%，氧化時葡萄糖的利用率為80%，結(jié)晶時有10%的乙二酸遺留在溶液中。則30 kg淀粉可生產(chǎn)乙二酸的質(zhì)量為     。
⑷生產(chǎn)中產(chǎn)生的NO_x用氧氣和水吸收后產(chǎn)生硝酸循環(huán)利用，若尾氣NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收轉(zhuǎn)化率為90%。計算：理論上，每生產(chǎn)9 kg乙二酸至少需要補充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的硝酸溶液多少千克。（寫出計算過程）

Answer 1

⑴取氧化后所得溶液，加入過量NaOH溶液，再向其中加入新制Cu(OH)₂，加熱。若有磚紅色沉淀產(chǎn)生，說明含有葡萄糖。                          （2分）
⑵若溫度過低反應(yīng)過慢，若溫度過高硝酸會分解（或揮發(fā)）           （2分）
⑶28.8 kg      （2分）   ⑷3.6kg（6分）

試題分析：（1）葡萄糖中含有醛基，據(jù)此可以鑒別和檢驗，即取氧化后所得溶液，加入過量NaOH溶液，再向其中加入新制Cu(OH)₂，加熱。若有磚紅色沉淀產(chǎn)生，說明含有葡萄糖。
（2）由于溫度過低反應(yīng)過慢，而溫度過高硝酸會分解（或揮發(fā)），所以氧化時應(yīng)該控制反應(yīng)液溫度為55～60℃。
（3）根據(jù)反應(yīng)的方程式可知，(C₆H₁₀O₅)n～n C₆H₁₂O₆～3nH₂C₂O₄
所以根據(jù)題意可知30 kg淀粉可生產(chǎn)乙二酸的質(zhì)量為。
（4）設(shè)每產(chǎn)生9 kg H₂C₂O₄反應(yīng)中產(chǎn)生NO₂的物質(zhì)的量為x，產(chǎn)生NO的物質(zhì)的量為y
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
18      3        18
x       x/6       x
C₆H₁₂O₆­＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
6        3       6
y        y/2      y
x=2y
(x/6＋y/2)×90 g·mol^－1=9×10³ g
x="240" mol       y="120" mol
需補充的硝酸m(HNO₃)="360" mol×(1－90%)×63 g·mol^－1÷63%
="3600" g="3.6" kg
點評：該題是中等難度的試題，試題基礎(chǔ)性強，難易適中。在注重對學(xué)生基礎(chǔ)知識鞏固和訓(xùn)練的同時，側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和解題方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練。旨在培養(yǎng)學(xué)生靈活運用基礎(chǔ)知識解決實際問題的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計能力以及規(guī)范答題能力。