Question

某研究性学习小组的同学通过查阅资料得到如下信息:草酸晶体(H₂C₂O₄·2H₂O)无色，熔点为101℃，受热脱水、升华，易溶于水，170℃以上分解可得到CO、CO₂、H₂O，H₂C₂O₄难溶于水。他们欲利用如下装置验证上述产物(加热仪器、夹持仪器省略）。

(1)加热草酸晶体使其分解的装置是________(从I、II、III中选取)，验证其分解产物的装置依次是______→A→尾气处理装置(用装置字母作答，装置可重复使用）。

(2)D中试剂是_________，证明有CO生成的现象是_______。

(3)实验中有两处需要加热，加热的顺序是_________，写出一种处理尾气的方法:_____________。

(4)若上述实验均产生了预期的现象，写出草酸分解的化学方程式:_________________。

(5)设计一种方案证明草酸是弱酸_________。

Answer

I D→F→A→B→C→E或D→F→A→B→A→C→E 无水CuSO4 E中固体由黑色变成红色，E右侧的澄清石灰水变浑浊 先加热装置I（或III），后加热装置E 用排水法收集尾气或将尾气燃烧掉（2分） H2C2O4·2H2OCO2↑+CO↑+3H2O(2分) 测量Na2C2O4溶液的pH，pH>7或向等物质的量浓度的盐酸和草酸溶液中各滴入2滴石蕊试液，草酸溶溶中红色浅一些

【解析】试题分析：根据题意，验证草酸晶体受热分解产物，应先将混合气体通过无水硫酸铜检验H2O；再把未分解的H2C2O4分离出来；然后通过澄清石灰水检验CO2，并通过浓NaOH溶液除去CO2；最后通过灼热的CuO检验CO。

解析：（1）固体药品加热需要试管口略向下倾斜，防止冷凝水倒流引起试管炸裂，所以不能选择I装置；由于草酸晶体175°C以上开始分解，而其熔点为101.5℃，未分解之前就已熔化，如试管口略向下则会流向试管口，不能完成分解实验，从而影响后续实验，所以不能用II装置加热，应用III装置；根据整体分析，为防止验证过程相互干扰，验证顺序为： H2O→ H2C2O4 →CO2→ CO，装置依次为：D→F→A→B→C→E或D→F→A→B→A→C→E 。

（2）使用无水硫酸铜验证有水生成，故D中试剂是无水CuSO4；通过E中固体由黑色变成红色，E右侧的澄清石灰水变浑浊的现象验证混合气体中有CO。

（3）草酸晶体分解需要加热，CO还原CuO需要加热，故先加热装置III，后加热装置E；尾气主要是CO，可用收集法或燃烧法处理，故可用排水法收集尾气或将尾气燃烧掉。

（4）若上述实验均产生了预期的现象，说明草酸晶体分解产生了CO、CO2和H2O，化学方程式为：H2C2O4·2H2OCO2↑+CO↑+3H2O。

（5）可通过测量Na2C2O4溶液的pH（pH>7）或向等物质的量浓度的盐酸和草酸溶液中各滴入2滴石蕊试液（草酸溶溶中红色浅一些）的方法来证明草酸是弱酸。

点睛： 本题是一道实验创新题，涉及实验流程的设计、实验装置的评价与选择等知识，从物质的性质入手进行分析是解题关键。最后小题，证明草酸是弱酸的方法很多，例如：a.可以取草酸钠溶液加酚酞，酚酞变红（或直接常温测量草酸钠的pH，pH＞7），证明草酸是弱酸；b. 取等浓度盐酸和草酸测pH，草酸pH大于盐酸的pH，证明是弱酸；c.取等浓度盐酸和草酸与过量镁反应，草酸反应速率比盐酸慢，证明是弱酸；d.取一定浓度草酸测pH，再把草酸溶液稀释10倍测pH，pH的变化值小于1，证明是弱酸。