Question

（15分）淀粉水解的產物（C₆H₁₂O₆）用硝酸氧化可以制備草酸，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1∶1的淀粉水乳液與少許硫酸(98%)加入燒杯中，水浴加熱至85℃～90℃，保持30 min，然后逐漸將溫度降至60℃左右；

② 將一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中；

③ 控制反應液溫度在55～60℃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%H₂SO₄的質量比為2：1.5）溶液；

④ 反應3h左右，冷卻，減壓過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     

3H₂C₂O₄＋2HNO₃→6CO₂＋2NO↑＋4H₂O

請回答下列問題：

（1）實驗①加入98%硫酸少許的目的是：                      。

（2）冷凝水的進口是    （填a或b）；實驗中若混酸滴加過快，將導致草酸產量下降，其原因是                                            。

（3）檢驗淀粉是否水解完全所用的試劑為                 。

（4）草酸重結晶的減壓過濾操作中，除燒杯、玻璃棒外，還必須使用屬于硅酸鹽材料的儀器有                                       。

（5）當尾氣中n(NO₂):n(NO)＝1：1時，過量的NaOH溶液能將NO_x全部吸收，發生的化學反應為：NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O，若用含硫酸的母液來吸收氮氧化物，其優點是                   、缺點是                     。

（6）將產品在恒溫箱內約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸。用KMnO₄標準溶液滴定，該反應的離子方程式為：2MnO₄^- + 5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O

稱取該樣品0.12 g，加適量水完全溶解，然后用0.020 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至終點（雜質不參與反應），此時溶液顏色由     變為      。滴定前后滴定管中的液面讀數如圖所示，則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質量分數為              。

 

Answer 1

(1) 加快淀粉水解的速度（或起到催化劑的作用）

(2) a    溫度過高 、硝酸濃度過大，導致H₂C₂O₄進一步被氧化

(3) 碘水或KI-I₂ 溶液

(4)布氏漏斗、吸濾瓶 （安全瓶、抽氣泵不作為主要儀器）

(5) 優點：提高HNO₃利用率(或循環使用氮氧化物)  缺點：NO_x（或氮氧化物）吸收不完全

⑹無色  紫紅色（或淡紫色）      84.0%

解析:（1）淀粉水解需要用濃硫酸作催化劑加快其水解速度。

（2）由于冷凝管是豎直放置的，由此從a進水冷凝效果最好。硝酸屬于氧化性酸，濃度過大會進一步氧化草酸，導致產率降低。

（3）因為碘遇淀粉顯藍色，所以驗證淀粉完全水解的方法是加入碘水，溶液不顯藍色。

（4）減壓過濾時需要用的布氏漏斗、吸濾瓶。

（5）用含硫酸的母液來吸收氮氧化物，會生成硝酸而重復使用，但也會造成吸收不充分，造成環境污染。

（6）由方程式可知當反應恰好完成時，如果再滴入酸性高錳酸鉀溶液，則溶液顏色將由無色變成紅棕色。滴定前的讀數是2.50ml，滴定后的讀數是18.50ml，即消耗酸性高錳酸鉀溶液的體積16.00ml，物質的量是3.2×10^－4mol，因此草酸的物質的量是8.0×10^－4mol，所以樣品中二水合草酸的質量分數為