Question

【題目】草酸(H2C2O4)是一種重要的有機化工原料，為探究草酸的制取和草酸的性質，進行如下實驗：

實驗Ⅰ：實驗室用硝酸氧化淀粉水解液法制備草酸，裝置如圖所示：

①一定量的淀粉水解液加入三勁燒瓶中

②控制反應溫度55～60℃，邊攪拌邊緩慢滴加一定量的混合酸(65%的H2SO4與98%的H2SO4的質量比為2：1.25)

③反應3小時，冷卻，有隨后再重結晶得到草酸晶體硝酸氧化淀粉水解液的反應為：C6H12O6+12HNO3=3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O

(1)裝置B的作用是 ______

(2)如何檢驗該裝置的氣密性： ______

(3)要控制反應溫度55～60℃，應選擇加熱的方式是 ______，C裝置中應加入 ______溶液。

實驗Ⅱ：探究草酸與酸性高錳酸鉀的反應

(4)向草酸溶液中逐滴加硫酸酸化的高錳酸鉀溶液時，可觀察到溶液由紫紅色變為近乎無色，寫出上述反應的離子方程式：______

(5)學習小組的同學發現，當向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高錳酸鉀溶液時，溶液褪色總是先慢后快，為探究其原因，同學們做了如下對比實驗：

實驗序號	H2C2O4(aq)		KMnO4(H+)(aq)		MnSO4(s) 質量(g)	褪色時間(g)
	c(mol/L)	V(mL)	c(mol/L)	V(mL)
實驗1	0.1	2	0.01	4	0	30
實驗2	0.1	2	0.01	4	5	4

由此你認為溶液褪色總是先慢后快的原因是 ______

(6)為測定上述實驗中得到草酸的純度，取5.0 g該草酸樣品，配制成250 mL溶液，然后取25.00 mL此溶液溶于錐形瓶中，將0.10 mol/L酸性KMnO4溶液裝在 ______(填儀器名稱)中進行滴定，達到滴定終點時的現象是 ______，若消耗酸性KMnO4溶液體積為20.00 mL，則該草酸樣品的純度為 ______。

Answer 1

【答案】安全瓶(或防止C中液體倒吸進A中) 關閉裝置A中分液漏斗甲的活塞，將C中導管口插入燒杯中的水中，用酒精燈稍微加熱三頸燒瓶，若導管口產生氣泡，冷卻后，導管中產生一段穩定的水柱，就證明裝置氣密性良好 水浴加熱 NaOH 5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O 生成的Mn2+對此反應起催化劑的作用 酸式滴定管 溶液由無色變為紫色，且半分鐘不褪色

【解析】

I.淀粉在硫酸存在和加熱條件下發生水解反應產生葡萄糖，葡萄糖與濃硝酸發生氧化還原反應產生草酸，同時反應產生NO、NO2氣體，裝置B為安全瓶，可以防止NO、NO2氣體被NaOH溶液吸收時產生的倒吸現象的發生；

II.草酸具有還原性，可以被酸性高錳酸鉀溶液氧化為CO2氣體，酸性高錳酸鉀被還原為無色Mn2+；因此會看到溶液有紫色變為無色，若滴定完全，溶液會變為紫色，半分鐘內不褪色；根據對比實驗的異同，結合影響化學反應速率的因素分析速率變化的原因；根據儀器的結構、物質的性質判斷儀器的使用，根據氧化還原反應中電子守恒計算物質純度。

(1)反應中生成的NO2、NO能夠與NaOH溶液反應生成NaNO2，容易發生倒吸現象，裝置B為安全瓶，可以防止C中液體倒吸入反應裝置A中；

(2)檢驗該裝置的氣密性方法為：關閉A裝置中分液漏斗甲的活塞，將C中導管口插入燒杯中的水中，用酒精燈稍微加熱三頸燒瓶，若導管口產生氣泡，冷卻后，導管中產生一段穩定的水柱，就證明裝置氣密性良好；

(3)要控制反應溫度55～60℃，應選擇加熱的方式是水浴加熱；反應生成的氣體為NO2、NO，二者都是有毒氣體，需要使用尾氣吸收裝置，NO2、NO能夠與氫氧化鈉溶液反應生成NaNO2，所以C中的液體可以為NaOH溶液；

(4)酸性高錳酸鉀具有強氧化性，草酸能夠被氧化為二氧化碳，導致酸性高錳酸鉀溶液褪色，反應的離子方程式為：5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(5)通過兩組實驗比較知，其它條件相同，試驗2中加入硫酸錳，其反應時間短，說明反應速率快，從而證明反應生成的Mn2+有催化作用，加快了反應速率；

(6)酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，會腐蝕堿式滴定管的橡膠管，所以不能用堿式滴定管盛放，應該選用酸式滴定管盛放酸性高錳酸鉀溶液；滴定過程中，高錳酸根離子完全反應變為Mn2+，溶液為無色，草酸完全反應后，高錳酸根離子過量，使溶液呈紫色，所以滴定終點的現象為：溶液由無色變為紫色，且半分鐘不褪色；20 mL0.1 mol/L的高錳酸鉀的物質的量n(KMnO4)=c·V=0.1 mol/L×0.02 L=0.002 mol，根據反應55H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，5.0 g該草酸樣品中含有草酸的物質的量n(H2C2O4)=0.002 mol××=0.002 mol××=0.05 mol，所以該樣品中草酸的純度為：×100%=90%。