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、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，發生的化學反應方程式為：                                  。
(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），此時滴定終點的現象為                              。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分)
(2) a (1分)   溫度過高 、硝酸濃度過大，導致H₂C₂O₄進一步被氧化   (2分)
(3) 碘水或KI-I₂ 溶液  (2分)
(4) 布氏漏斗、吸濾瓶 （安全瓶、抽氣泵不作為主要儀器） (2分) 
(5) NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O  (2分)
⑹溶液顏色由無色變為 紫紅色（或淡紫色），且半分鐘內不退色(2分)    84.0% (2分)

試題分析：(1) 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) 檢驗淀粉是否水解完全所用的試劑為碘水或KI-I₂ 溶液，溶液由藍色變為無色且30S不變色即水解完全；
(4) 布氏漏斗、吸濾瓶是必須使用屬于硅酸鹽材料的儀器； 
(5) NO₂＋NO＋2NaOH＝2NaNO₂＋H₂O
⑹滴定終點的現象為溶液顏色由無色變為紫紅色（或淡紫色），且半分鐘內不退色；
2MnO₄^-             +           5H₂C₂O₄ + 6H⁺ = 2Mn²⁺ + 10CO₂↑+ 8H₂O
2                             5
（18.5－2.5）×10^－３×0.020mol     c
解得c = 0.8×10^－３mol
故m _{（二水合草酸）}="126" g/mol×0.8×10^－３mol = 0.1008g
則該草酸晶體樣品中二水合草酸的質量分數 w = （0.1008g/0.12 g）×100% = 84.0%
點評：本題考查學生對制備實驗一些基礎操作的掌握，涉及到了化學方程式的計算，計算的關鍵在于是求二水合草酸在樣品中的質量分數，而不是無水草酸。