Question

某實驗小組為研究草酸的制取和草酸的性質，進行如下實驗。
實驗I:制備草酸
實驗室用硝酸氧化淀粉水解液制備草酸的裝置如圖所示(加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去），實驗過程如下：

①將一定量的淀粉水解液加人三頸瓶中
②控制反應液溫度在55?60⁰C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%H₂S0₄的質量比為2 :1.5)溶液
③反應3h左右，冷卻，抽濾后再重結晶得草酸晶體。
硝酸氧化淀粉水解液過程中可發生下列反應：
C₆H₁₂O₆＋12HNO₃→3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O
C₆H₁₂O₆＋8HNO₃→6CO₂↑＋8NO↑＋10H₂O
3 H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂↑＋2NO↑＋4H₂O
(1)檢驗淀粉是否水解完全所需用的試劑為________。
(2)實驗中若混酸滴加過快，將導致草酸產率下降，其原因是________。
實驗II：草酸晶體中結晶水測定
草酸晶體的化學式可表示為H₂C₂O₄? xH₂O,為測定x的值,進行下列實驗：
①稱取6.3g某草酸晶體配成100.0mL的水溶液。
②取25.00mL所配溶液置于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄，用濃度為0. 5mol/L的KMnO₄溶液滴定，滴定終點時消耗KMnO₄的體積為10.00mL。回答下列問題_：
（3）寫出上述反應的離子方程式________________。
（4）計算x=________。
（5）滴定時，常發現反應速率開始很慢，后來逐漸加快，可能的原因是________。
實驗III:草酸不穩定性
查閱資料：草酸晶體(H₂C₂O₄ ?xH₂0),100⁰C開始失水，100.5℃左右分解產生H₂O、CO和CO₂。請用下圖中提供的儀器及試劑，設計一個實驗，證明草酸晶體分解得到的混合氣中有H₂O、CO和CO₂ (加熱裝置和導管等在圖中略去，部分裝置可重復使用）。

回答下列問題：
(6)儀器裝置按連接順序為________。
(7)儀器B中無水硫酸銅的作用________。
（8）能證明混合氣中含有CO的實驗依據是________。

Answer 1

（16分）（1）碘水或KI－I₂溶液 （1分）
（2）由于溫度過高，硝酸濃度過大，導致C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄進一步被氧化 （2分）
（3）5H₂C₂O₄＋2MnO₄^－＋6H^＋＝10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O （3分） （4）x＝2 （2分）
（5）Mn^2＋起催化劑的作用 （6）C→B→F→E→D→A→F（3分） （7）檢驗產物中的水 （1分）
（8）A中黑色粉末變紅，F中澄清石灰水變混濁 （2分）

解析試題分析：（1）碘遇淀粉顯藍色，所以檢驗淀粉是否水解完全所需用的試劑為碘水或KI－I₂溶液。
（2）如果混酸滴加速度過快，則由于溫度過高，硝酸濃度過大，會導致C₆H₁₂O₆和H₂C₂O₄進一步被氧化，從而導致草酸產率降低。
（3）草酸具有還原性，高錳酸鉀溶液具有氧化性，二者發生氧化還原反應，其離子方程式為5H₂C₂O₄＋2MnO₄^－＋6H^＋＝10CO₂＋2Mn^2＋＋8H₂O。
（4）消耗高錳酸鉀的物質的量是0.005mol，則根據方程式可知，25.00ml草酸溶液中草酸的物質的量是0.005mol×2.5＝0.0125mol，則6.3g草酸晶體的物質的量是0.0125mol×＝0.05mol，所以＝0.05mol，解得M＝126g/mol，所以x＝（126－90）÷18＝2。
（5）根據反應的方程式可知，反應中有Mn^2＋生成，所以反應速率加快的原因可能是Mn^2＋起催化劑的作用。
（6）檢驗H₂O、CO和CO₂的試劑分別是無水硫酸銅、灼熱的氧化銅、澄清石灰水，因此首先檢驗水蒸氣。CO的氧化產物是CO₂，所以在檢驗CO之前先檢驗CO₂，且要完全除去CO₂，所以正確的連接順序是C→B→F→E→D→A→F。
（7）根據以上分析可知，儀器B中無水硫酸銅的作用是檢驗產物中的水。
（8）根據以上分析可知，能證明混合氣中含有CO的實驗依據是A中黑色粉末變紅，F中澄清石灰水變混濁。
考點：考查物質檢驗；淀粉水解；氧化還原反應方程式的書寫；外界條件對反應速率的影響；物質化學式計算以及實驗方案設計與評價等