Question

【題目】用硝酸氧化淀粉水解的產物(C6H12O6)可以制備草酸，裝置如下圖所示(加熱、攪拌和儀器固定裝置均己略去）。

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，得到淀粉水解液，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，減壓過濾后得草酸晶體粗品，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加入少許98%硫酸的目的是：_____________________。

(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)裝置B的作用是___________，為使尾氣被充分吸收，C中的試劑是___________。

(4)重結晶時，將草酸晶體粗品經I加熱溶解、Ⅱ趁熱過濾、Ⅲ冷卻結晶、Ⅳ過濾洗滌、Ⅴ干燥等實驗步驟，得到較純凈的草酸晶體。該過程中可將粗品中溶解度較大的雜質在_________(填上述實驗步驟序號）時除去；而粗品中溶解度較小的雜質最后留在_______(填“濾紙上”或“濾液中”）。

(5)將產品在恒溫箱內約90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸。稱取一定量該樣品加適量水完全溶解，用KMnO4標準液滴定，反應的離子方程式為_________________。 滴定前后滴定管中的液面讀數如圖所示，則消耗KMnO4溶液的體積為_________。

(6)已知草酸是一種二元弱酸，草酸氫鈉溶液(NaHC2O4)顯酸性。常溫下，向10 mL0.01 mol L -1IH2C2O4溶液中加入10mL0.01mol·L-1NaOH溶液時，溶液中各種離子的濃度由大到小的順序為________________。

Answer 1

【答案】 起到催化劑的作用（或加快淀粉水解的速率） a 硝酸滴加速率過快，導致局部硝酸過量，使H2C2O4進一步被氧化 作安全瓶 NaOH溶液 IV 濾紙上 2MnO4- +5H2C2O4 +6H+ =2Mn2+ +10CO2↑+8H2O 16.00mL c(Na+) >c(HC2O4 ) >c(H+) >c(C2O42-) >c(OH- )

【解析】(1)實鹼①加入98%硫酸少許的目的是：淀粉水解時，硫酸能起到催化劑的作用，加快淀粉水解的速度；(2)選擇a作為冷凝水入口，下進上出，可以加快冷凝速度；實驗中溫度過高、硝酸濃度過大，都會導致H2C2O4進一步被氧化 ，故要控制混酸滴加速度；(3) 裝置B起到安全瓶的作用，防止尾氣吸收時引起倒吸；氮的氧化物排放到空氣會造成污染，但能被強堿溶液吸收，為使尾氣被充分吸收，C中的試劑是NaOH溶液；（4）草酸晶體在趁熱過濾時可除去溶解度較小的雜質，在經冷卻結晶、過濾洗滌后即Ⅳ除去，濾液中含有溶解度較大的雜質，而粗品中溶解度較小的雜質最后留在濾紙上；(5)KMnO4氧化草酸生成二氧化碳的同時被還原成錳鹽，其反應離子方程式為：2MnO4- +5H2C2O4 +6H+=2Mn2+ +10CO2↑+8H2O；滴定前后滴定管中的液面讀數如圖所示，則消耗KMnO4溶液的體積為18.50mL-2.50mL=16.00mL；（6）H2C2O4和NaOH反應生成NaHC2O4，NaHC2O4溶液呈酸性說明溶液中電離大于水解，比較溶液中Na+、HC2O4-、C2O42-、H+離子的濃度從大到小的順序為：c(Na+) >c(HC2O4 ) >c(H+) >c(C2O42-) >c(OH- )。