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頸燒瓶中

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2：1.25)

③反應3小時，冷卻，然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-1)	V(mL)	c(mol·L-1)	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5.0g該草酸樣品，配制成250mL溶液，然后取25.00mL此溶液放入錐形瓶中，將0.10mol/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20.00mL，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，導管口產生一段水柱，則氣密性良好 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 當滴加最后一滴酸性高錳酸鉀溶液時，溶液由無色變為淺紫色，且在半分鐘內不褪色 90%

【解析】

（1）反應中生成的二氧化氮、NO能夠與氫氧化鈉溶液反應生成亞硝酸鈉，容易發生倒吸現象，裝置B的作用是防止倒吸；

（2）檢驗該裝置的氣密性方法為：關閉分液漏斗甲的活塞，將C中導管口插入燒杯中的水中，用酒精燈稍熱三頸燒瓶，若導管口產生氣泡，冷卻后，導管口產生一段水柱，則氣密性良好；

（3）反應生成的氣體為二氧化氮和NO，二者都有毒，需要使用尾氣吸收裝置；

（4）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，草酸能夠被氧化，導致酸性高錳酸鉀溶液褪色，此時草酸中的C由+3價升高到+4價，被氧化為CO2，MnO4-被還原為Mn2+；

（5）通過兩組實驗比較知商，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；

（6）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，會腐蝕橡膠，不能使用堿式滴定管；滴定過程中，高錳酸根離子完全反應，溶液為無色，草酸完全反應后，高錳酸根離子過量，溶液呈紫色；20mL0.1mol/L的高錳酸鉀的物質的量為：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，根據反應5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，5.0g該草酸樣品中含有草酸的物質的量為：，該樣品中草酸的純度為：。

（1）反應中生成的二氧化氮、NO能夠與氫氧化鈉溶液反應生成亞硝酸鈉，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A中，答案為：安全瓶(或防止C中液體倒吸進A中)；

（2）檢驗該裝置的氣密性方法為：關閉分液漏斗甲的活塞，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，導管口產生一段水柱，則氣密性良好，答案為：關閉分液漏斗甲的活塞，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，導管口產生一段水柱，則氣密性良好；

（3）反應生成的氣體為二氧化氮和NO，二者都有毒，需要使用尾氣吸收裝置，二氧化氮和一氧化氮能夠與氫氧化鈉溶液反應生成亞硝酸鈉，所以C中的液體可以為NaOH溶液， 答案為：水浴加熱；NaOH；

（4）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，草酸能夠被氧化，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，答案為：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，答案為：生成的Mn2+對此反應起催化劑的作用；

（6）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，會腐蝕橡膠，不能使用堿式滴定管，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，溶液為無色，草酸完全反應后，高錳酸根離子過量，溶液呈紫色，所以滴定終點的現象為：當滴加最后一滴酸性高錳酸鉀溶液時，溶液由無色變為淺紫色，且在半分鐘內不褪色；20mL0.1mol/L的高錳酸鉀的物質的量為：0.1mol/L×0.02L=0.002mol，根據反應5H2C2O4+6H++2MnO4-=2Mn2++10CO2↑+8H2O可知，5.0g該草酸樣品中含有草酸的物質的量為：，該樣品中草酸的純度為：。

答案為：酸式滴定管；當滴加最后一滴酸性高錳酸鉀溶液時，溶液由無色變為淺紫色，且在半分鐘內不褪色；90%。