Question

【題目】草酸(H2C2O4)是一種重要的有機化工原料.為探究草酸的性質,某化學研究性學習小組查閱了有關資料,有關物質的部分性質如下表：

物質	熔點/℃	性質
H2C2O4	189.5	有毒,具有腐蝕性,易溶于水,二元弱酸,比醋酸酸性強,100℃開始升華,157℃時開始分解.草酸與濃硫酸混合加熱產生CO2,CO和H2O.草酸鈣和草酸氫鈣均為白色難溶物

[實驗一]根據下圖提供的儀器和試劑(可重復使用)，設計實驗證明草酸與濃硫酸混合加熱產物中含有CO2和CO(部分夾持儀器和加熱裝置省略)。

(1)儀器接口依次連接的合理順序為a→____________________________.

(2)用上圖提供的儀器和試劑做實驗時,首次使用的裝置B中出現白色渾濁,并不能說明草酸受熱分解產物中一定有CO2,請你提出改進意見：__________________.

(3)利用改進后的裝置進行實驗時,要先加熱______裝置(填裝置標號,下同)后加熱______裝置.

[實驗二]利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應來探究“條件對化學反應速率的影響”.

(4)實驗時,先分別量取兩種溶液,然后倒入試管中,迅速振蕩混勻并開始計時,通過測定溶液褪色所需的時間來判斷反應的快慢.該小組設計了如下的方案：

編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度/℃
	濃度/ mol·L－1	體積/mL	濃度/ mol·L－1	體積/mL
1	0.10	2.0	0.010	4.0	25
2	0.20	2.0	0.010	4.0	25
3	0.20	2.0	0.010	4.0	50

①已知反應后H2C2O4轉化為CO2逸出,KMnO4轉化為MnSO4,為了觀察到紫色褪去,H2C2O4與KMnO4初始的物質的量需滿足的關系為n(H2C2O4)/n(KMnO4) ≥__________.

②探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是__________,探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是__________.

③已知50℃時c(MnO)－t(反應時間)的變化曲線如圖.若保持其他條件不變,請在圖中畫出25℃時c(MnO)－t的變化曲線示意圖并注明溫度.

Answer 1

【答案】 b→c→f→g→b→c→d→e→h→i→b→c 在裝置A與首次使用的裝置B之間，添加一個氣體能長進短出的盛放在冰水中的試管 A E 2.5(或) 2和3　1和2

【解析】(1)為證明草酸的受熱分解產物中含有CO2和CO，先將混合氣體通入澄清的石灰水檢驗二氧化碳，如果澄清的石灰水變渾濁，則證明含有二氧化碳氣體，再用氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳，再將洗氣后的氣體進行干燥，然后將氣體再通過黑色的氧化銅裝置，一氧化碳和黑色的氧化銅反應生成銅和二氧化碳，再用澄清的石灰水檢驗二氧化碳是否存在，如果澄清石灰水變渾濁，則證明該混合氣體中含有一氧化碳，注意洗氣裝置、干燥裝置中的導氣管應該是“長進，短出”,儀器接口依次連接的合理順序為a→b→c→f→g→b→c→d→e→h→i→b→c。

(2)根據表格，草酸100℃開始升華，且草酸具有酸性，和氫氧化鈣反應生成的草酸鈣不溶于水，二氧化碳和氫氧化鈣反應也生成碳酸鈣沉淀，所以制取的氣體中含有草酸蒸氣而干擾二氧化碳的檢驗，要檢驗二氧化碳首先要除去草酸蒸氣，所以在裝置A與首次使用的裝置B之間，添加一個氣體能長進短出的盛放在冰水中的試管，除去草酸；（3）一氧化碳和氧氣反應在一定范圍內易產生爆炸，為防止產生安全事故發生，應先制取氣體，用生成的氣體驅趕裝置中的氧氣，所以應先加熱A后加熱E；（4）①根據反應后H2C2O4轉化為CO2逸出，KMnO4轉化為MnSO4，利用化合價升降相等寫出反應的化學方程式為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=K2SO4+2MnSO4+8H2O+10CO2↑；H2C2O4中碳元素的化合價為+3價，變成二氧化碳后化合價總共升高了2（4-3）價，所以每消耗1mol H2C2O4轉移2mol電子；為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質的量應該少量，即c（H2C2O4）：c（KMnO4）≥5/2=2.5；②探究溫度對化學反應速率影響，必須滿足除了溫度不同，其他條件完全相同，所以滿足此條件的實驗編號是：②和③；探究反應物濃度對化學反應速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實驗編號是①和②；③25℃時反應速率小于50℃時，所以高錳酸根離子的濃度變化比50℃時小，反應需要的時間大于50℃條件下需要的時間，據此畫出25℃時c（MnO4－）～t的變化曲線示意圖為：。