Question

13．草酸是生物體的一種代謝產物，菠菜、莧菜等植物中富含草酸，但在人體中容易與鈣離子形成草酸鈣導致腎結石．某化學研究小組為了研究草酸，查閱資料獲取了以下信息．
①草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易升華，易溶于水．
②草酸晶體受熱脫水，170℃以上分解產生CO、CO₂和H₂O．
③草酸為二元酸：K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．
④草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水．
（1）研究小組為了驗證草酸受熱分解產生的CO₂，按照如下圖所示的裝置進行實驗．裝置B中可觀察到的現象是產生氣泡并出現渾濁．但研究小組指導老師認為實驗方案欠妥，要求改進實驗．小組同學一致同意在A、B之間再加入一個實驗裝置C，其作用是除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾，請在下圖方框中畫出該裝置，并標明所需試劑．

（2）研究小組為了驗證草酸受熱分解產生的CO，按照（1）實驗中的裝置A、C和下圖所示的部分裝置（可以重復選用）進行實驗．

實驗裝置依次連接的合理順序為A→C→F→D→G→H→D→I．裝置H反應管中盛有的物質是CuO．
（3）經過實驗（1）和（2）證明草酸晶體受熱分解產生了CO和CO₂．請寫出草酸晶體受熱分解的化學方程式H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．
（4）為了測定某草酸溶液的物質的量濃度，該小組查閱文獻發(fā)現硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，反應的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．若利用已知濃度的酸性高錳酸鉀標準液滴定未知濃度的草酸溶液，滴定終點判斷方法是當滴加至最后一滴時，溶液略顯紫色，且半分鐘內不變?yōu)闊o色．

Answer 1

分析 （1）熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁，揮發(fā)出草酸也能與氫氧化鈣溶液產生沉淀，利用冰水冷卻，防止對CO₂檢驗的干擾；
（2）要檢驗生成CO，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗是否二氧化碳，用無水氧化鈣干燥CO，利用CO的還原性將CuO還原，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO；H裝置中盛放的物質應該具有氧化性的CuO，且和CO反應有明顯現象發(fā)生；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，根據原子守恒配平方程式；
（4）硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高錳酸根被還原為Mn²⁺，草酸反應完畢，當滴加至最后一滴時高錳酸鉀溶液顏色不褪去．

解答 解：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成難溶性的碳酸鈣沉淀而使澄清石灰水變渾濁，所以C中觀察到的現象是：有氣泡冒出且澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成；
草酸易揮發(fā)，導致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗，可以A、B之間再加入一個實驗裝置C為，除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾，
故答案為：產生氣泡并出現渾濁；除去揮發(fā)出的草酸，防止對CO₂檢驗的干擾；
（2）要檢驗生成CO，用濃氫氧化鈉除去二氧化碳，用澄清石灰水檢驗是否二氧化碳，用無水氧化鈣干燥CO，利用CO的還原性將CuO還原，再利用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳，用排水法收集CO，連接順序是A、A→C→F→D→G→H→D→I，H裝置中盛放的物質應該具有氧化性的CuO，H中黑色固體轉化為紅色且其后的D裝置溶液變渾濁就說明含有CO，
故答案為：F→D→G；CuO；
（3）H₂C₂O₄•2H₂O分解生成CO、CO₂、H₂O，反應方程式為：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：H₂C₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（4）硫酸酸化的高錳酸鉀溶液可以氧化草酸并放出CO₂，高錳酸根被還原為Mn²⁺，反應離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
利用已知濃度的酸性高錳酸鉀標準液滴定未知濃度的草酸溶液，滴定終點判斷方法是：當滴加至最后一滴時，溶液略顯紫色，且半分鐘內不變?yōu)闊o色，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；當滴加至最后一滴時，溶液略顯紫色，且半分鐘內不變?yōu)闊o色．

點評 本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生知識綜合應用、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力，綜合性較強，難點是排列實驗先后順序，根據實驗目的及物質的性質進行排列順序，注意要排除其它因素干擾．