Question

草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑，用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產。一種制備草酸(含2個結晶水)的工藝流程如右：

回答下列問題：
（1）CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學反應方程式分別為：                                     、                                  。
（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是           ，濾渣是        ；過濾操作②的濾液是_           和            ，濾渣是            。
（3）工藝過程中③和④的目的是                                                  。
（4）有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點是產品不純，其中含有的雜質主要是                                       。
（5）結晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測定。
稱量草酸成品0.250 g溶于水，用0.0500 mol·L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至淺粉紅色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00 mL，反應的離子方程式為                                        ；
列式計算該成品的純度                                                            。

Answer 1

（1）
（2）NaOH溶液    CaC₂O₄    H₂C₂O₄溶液    H₂SO₄溶液   CaSO₄
（3）分別循環利用氫氧化鈉和硫酸(降低成本)，減小污染      （4）Na₂SO₄
（5）5C₂O₄^2－+2MnO₄^－+16H^＋==2Mn^2＋+8H₂O+10CO₂↑

試題分析：（1）根據流程圖知，200℃、2MPa條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應生成甲酸鈉，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉和氫氣，反應方程式分別為：
（2）氫氧化鈣和草酸鈉溶液反應生成氫氧化鈉和草酸鈣，草酸鈣難溶于水，所以過濾操作①的濾液是氫氧化鈉溶液，濾渣是CaC₂O₄，草酸鈣和稀硫酸反應生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物，該操作過程中，稀硫酸過量，所以過濾操作②的濾液是H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，濾渣是 CaSO₄；
（3）氫氧化鈉和硫酸都具有腐蝕性，能污染環境，分別循環利用氫氧化鈉和硫酸能降低成本，減小污染；
（4）甲酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質，存在于溶液中，所以含有的雜質主要是Na₂SO₄；
（5）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時自身被還原生成二價錳離子，離子反應方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO^4-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
設草酸的物質的量為xmol，則：
5H₂C₂O₄+2MnO^4-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5mol         2mol
x           0.0500mol?L^-1×0.015L
所以，5mol：2mol=x：0.0500mol?L^-1×0.015L
解得x=0.001875mol，
故其純度="0.001875mol×126g/mol" 0.25g ×100%=94.5%，