Question

[化學-選修2：化學與技術]
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）的工藝流程如下：
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

CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa

、

2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑

．
（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是

氫氧化鈉溶液

，濾渣是

CaC₂O₄

；過濾操作②的濾液是

H₂C₂O₄溶液

和

H₂SO₄溶液

，濾渣是

CaSO₄

．
（3）工藝過程中③和④的目的是

分別循環利用氫氧化鈉和硫酸來降低成本，減小污染

．
（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

Na₂SO₄

．
（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0.250g溶于水中，用0.0500mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，至粉紅色不消褪，消耗KMnO₄溶液15.00mL，反應的離子方程式為

5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O

；列式計算該成品的純度

94.5%

．

Answer 1

分析：（1）根據反應物、生成物和反應條件寫出反應方程式；
（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，草酸鈣和稀硫酸反應生成草酸和硫酸鈣，硫酸鈣是微溶物；
（3）循環利用的物質能降低成本，減少污染；
（4）甲酸鈉和硫酸反應生成硫酸鈉，硫酸鈉是可溶性物質；
（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，根據草酸和高錳酸鉀之間的關系式計算草酸的物質的量，再根據質量分數公式計算其純度．

解答：解：（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，反應方程式為：CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉和氫氣，反應方程式為：2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑，
故答案為：CO+NaOH

200℃  .

2MPa

HCOONa，2HCOONa

△

Na₂C₂O₄+H₂↑；
（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，
故答案為：NaOH溶液，CaC₂O₄ ，H₂C₂O₄溶液、H₂SO₄溶液，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，
故答案為：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
，故答案為：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+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
設草酸的物質的量為xmol，則：
5H₂C₂O₄+6H⁺+2MnO₄^-=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%，
故答案為：94.5%．

點評：本題考查了化學與技術，明確操作時發生的化學反應、常見的操作名稱，難點是計算草酸結晶水合物的純度，根據方程式進行分析解答，難度中等．