Question

【題目】草酸是一種二元弱酸，可用作還原劑、沉淀劑等。某校課外小組的同學(xué)設(shè)計(jì)利用C2H2氣體制取H2C2O4·2H2O。回答下列問(wèn)題：

(1)甲組的同學(xué)以電石(主要成分CaC2，少量CaS及Ca3P2雜質(zhì)等)為原料，并用下圖1裝置制取C2H2。

①電石與水反應(yīng)很快，為了減緩反應(yīng)速率，裝置A中除用飽和食鹽水代替水之外，還可以采取的措施是__________（寫一種即可）。

②裝置B中，NaClO將H2S、PH3 氧化為硫酸及磷酸，本身被還原為NaCl，其中PH3被氧化的離子方程式為______。該過(guò)程中，可能產(chǎn)生新的雜質(zhì)氣體Cl2，其原因是： _____________（用離子方程式回答）。

(2)乙組的同學(xué)根據(jù)文獻(xiàn)資料，用Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化C2H2制取H2C2O4·2H2O。制備裝置如上圖2所示：

①裝置D中多孔球泡的作用是______________________。

②裝置D中生成H2C2O4的化學(xué)方程式為____________________________。

③從裝置D中得到產(chǎn)品，還需經(jīng)過(guò)_____________（填操作名稱）、過(guò)濾、洗滌及干燥。

(3)丙組設(shè)計(jì)了測(cè)定乙組產(chǎn)品中H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)。他們的實(shí)驗(yàn)步驟如下：準(zhǔn)確稱取m g產(chǎn)品于錐形瓶中，加入適量的蒸餾水溶解，再加入少量稀硫酸，然后用c mol·L－1酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定至終點(diǎn)，共消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液V mL。

①滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是______________________。

②滴定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)褪色速率開始很慢后逐漸加快，分析可能的原因是_______________。

③產(chǎn)品中H2C2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_______________（列出含 m、c、V 的表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】將燒瓶底部置于冰水浴中、控制分液漏斗活塞減緩滴加速度、將電石變?yōu)楦�大的塊狀 PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl- Cl－+ ClO-+2H+ =Cl2↑+H2O 增大氣體和溶液的接觸面積，加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)充分進(jìn)行 C2H2+8HNO3(濃) H2C2O4+8NO2+4H2O 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶 當(dāng)加入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液后，溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來(lái)的顏色 生成的 Mn2+是該反應(yīng)的催化劑

【解析】

(1)①碳化鈣和水反應(yīng)十分劇烈，可用飽和食鹽水或利用分液漏斗控制滴加液體速度來(lái)控制反應(yīng)速率；

②裝置B用NaClO將H2S氧化為磷酸，將PH3氧化為H3PO4，硫、磷元素化合價(jià)升高，則氯元素化合價(jià)降低，生成氯離子；酸性條件下，ClO-也能氧化Cl-，生成氯氣；

(2)D中，Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化乙炔制取H2C2O42H2O，反應(yīng)為：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O，多孔球泡增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應(yīng)，E裝置防止倒吸，F裝置吸收生成的二氧化氮?dú)怏w，將反應(yīng)后的D濃縮結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品，據(jù)此分析解答；

(3)①滴定終點(diǎn)時(shí)，繼續(xù)滴加高錳酸鉀溶液，紫色不褪去；

②H2C2O4與KMnO4反應(yīng)生成錳離子和二氧化碳，反應(yīng)放熱，生成的錳離子作催化劑；

③根據(jù)2MnO4-～5H2C2O4，由高錳酸鉀的消耗可得H2C2O4的量，據(jù)此計(jì)算H2C2O42H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

(1)①碳化鈣和水反應(yīng)十分劇烈，用飽和食鹽水代替水來(lái)控制反應(yīng)速率，也可以利用分液漏斗控制滴加液體速度，來(lái)控制反應(yīng)速率；

②NaClO將PH3氧化為磷酸，根據(jù)電子守恒、電荷守恒、原子守恒，可得反應(yīng)的離子反應(yīng)為：PH3+4ClO-=H3PO4+4Cl-；在酸性條件下， ClO-也可以將Cl-氧化為Cl2，反應(yīng)的離子方程式為：Cl-+ClO-+2H+=Cl2↑+H2O

(2)①裝置D多孔球泡的作用是增大乙炔氣體與硝酸的接觸面，充分反應(yīng)；

②根據(jù)裝置圖，D中，Hg(NO3)2作催化劑，濃硝酸氧化乙炔反應(yīng)生成H2C2O4和二氧化氮，反應(yīng)為：C2H2+8HNO3H2C2O4+8NO2+4H2O；

③將反應(yīng)后的D溶液加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得產(chǎn)品；

(3)①滴定過(guò)程中，當(dāng)溶液呈淺紅色且30 s內(nèi)不褪色時(shí)達(dá)到滴定終點(diǎn)；

②H2C2O4與KMnO4反應(yīng)生成Mn2+和CO2，反應(yīng)可能放熱，溶液溫度升高，另外生成的Mn2+是該反應(yīng)的催化劑，故滴定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)褪色速率先慢后逐漸加快；

③根據(jù)氧化還原反應(yīng)過(guò)程中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等，可得關(guān)系式

2MnO4-～5H2C2O4，則n(H2C2O42H2O)=n(H2C2O4)=n(MnO4-)=×cV×10-3mol，產(chǎn)品中H2C2O42H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為=。