Question

草酸（H₂C₂O₄）在化工生产中有重要应用。为探究草酸的制取和草酸的性质，进行如下实验。实验Ⅰ：实验室用硝酸氧化淀粉水解液法制备草酸，装置如下图所示

①一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中

②控制反应温度55－60℃，边搅拌边缓慢滴加一定量的混合酸（65％的HNO₃与98％的H₂SO₄的质量比2︰1.25）

③充分反应，冷却，抽滤后再重结晶得到草酸晶体

④硝酸氧化淀粉水解液的反应为：C₆H₁₂O₆＋12HNO₃3H₂C₂O₄＋9NO₂↑＋3NO↑＋9H₂O

（1）上图实验装置中仪器乙的名称为：______________________________。

（2）常温下，0.1mol/L 10mL的草酸和0.1mol/L 10mL的氢氧化钠充分反应后溶液呈酸性,反应后溶液中各离子浓度大小关系为：____________________________。

实验Ⅱ：探究草酸的不稳定性

甲组同学查阅资料得知：草酸晶体（H₂C₂O₄·2H₂O）100℃开始失水,100.5℃左右分解产生H₂O、CO和CO₂试用下图中提供的仪器和试剂，设计一个实验，证明草酸晶体分解得到的混合气体中含有H₂O、CO和CO₂（加热装置和导管等在图中略去，部分装置可以重复使用）。

请回答下列问题：

（3）仪器装置连接顺序为：C→_______→F→_______→_______→D→A→F。   

（4）若实验结束后测得A管质量减轻4.8g，则需分解草酸晶体的质量为__________g。

（5）乙组同学查阅资料发现：草酸酸性比碳酸强，在受热分解过程中有少量升华；草酸钙和草酸氢钙均是白色不溶物。通过进一步研究认为，草酸蒸汽与石灰水反应生成草酸钙白色沉淀，对实验有干扰，因此提出需要在检验CO₂装置之前增加一个装有_________的洗气装置。（填写字母编号）。

A．水          B．氢氧化钠溶液       C．碳酸钠溶液     D．饱和碳酸氢钠溶液

实验Ⅲ：探究草酸与酸性高锰酸钾的反应

（6）学习小组的同学发现，当向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高锰酸钾溶液时，溶液褪色总是先慢后快。为探究其原因，同学们做了如下对比实验；

写出高锰酸钾在酸性条件下氧化草酸的离子反应方程式：__________________________________。

由此你认为溶液褪色总是先慢后快的原因是___________________________________。

Answer

冷凝管 c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-) B E F 37.8 g A 2MnO4 -+ 6H+ + 5H2C2O4 = 2Mn+ + 8H2O + 10CO2↑ 反应生成的硫酸锰或锰离子对反应有催化作用，加快反应速率

【解析】考查实验方案设计与评价，（1）仪器乙为球形冷凝管；（2）草酸是二元弱酸，根据所给的量，恰好生成NaHC2O4，溶液显酸性，说明HC2O4－的电离程度大于其水解程度，因此离子浓度大小顺序是c(Na＋)>c(HC2O4－)>c(H＋)>c(C2O42－)>c(OH－)；（3）实验目的是验证草酸晶体受热分解产物H2O、CO2和CO，H2O一般用无水硫酸铜验证，如果白色变为蓝色说明含有水，CO2用澄清石灰水验证，澄清石灰水变浑浊，说明含有CO2，但注意SO2的干扰，CO一般是还原金属氧化物，然后验证氧化产物CO2，此实验应先验证水的存在，即C→B，根据实验原理，然后验证CO2，除去CO2，还需要检验CO2是否完全除去，防止对后续实验产生干扰，B→F→ E→F，最后验证CO，F→D→A→F；（4）A试管中发生CO＋CuO=CO2＋Cu，试管质量减少的氧原子的质量，消耗CO的物质的量为4.8/16mol=0.3mol，草酸分解是氧化还原反应，根据得失电子数目守恒，0.3×1=n(CO2)×1，即n(CO2)=0.3mol，根据碳原子守恒，即n(H2C2O4·2H2O)=0.3mol，质量为126×0.3g=37.8g；（5）A、草酸溶于水，CO2不溶于水，可以达到除去草酸，不影响CO2的目的，故A正确；B、H2C2O4属于酸，CO2属于酸性氧化物，都能与NaOH溶液发生反应，故B错误；C、草酸的酸性比碳酸强，草酸与碳酸钠反应产生CO2，对CO2的检验产生干扰，同时碳酸钠与CO2反应生成NaHCO3，把CO2吸收，故C错误；D、草酸的酸性比碳酸强，草酸与碳酸氢钠反应产生CO2，对CO2的检验产生干扰，故D错误；（6）利用高锰酸钾的强氧化性，把草酸氧化成CO2，本身被还原成Mn2＋，因为草酸是弱酸，因此离子方程式中不能拆写，H2C2O4＋MnO4－＋H＋→CO2↑＋Mn2＋＋H2O，然后采用化合价升降法进行配平，2MnO4 -+ 6H＋ + 5H2C2O4 = 2Mn＋ + 8H2O + 10CO2↑ ；根据实验1和实验2，当加入Mn2＋褪色时间变短，Mn2＋作催化剂，因此褪色先慢后快的原因是反应生成的硫酸锰或锰离子对反应有催化作用，加快反应速率。

点睛：本题难点是问题（3），物质检验过程中围绕实验目的和实验原理展开，本题中检验CO2，因为后续实验验证CO存在，需要CO还原氧化铜，产生CO2，草酸分解产生的CO2对此产生干扰，因此检验完成草酸分解CO2后，需要除去CO2，且验证CO2是否被完全除尽，即连接仪器顺序是：C→B→F→ E→F→ D→A→F。