Question

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/℃	化學性質
H2C2O4	189.5℃	有毒，具有腐蝕性，易溶于水，二元弱酸． 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不溶物

[實驗一]根據下圖提供的儀器和試劑（可重復使用），設計實驗證明草酸的受熱分解產物中含有CO₂和CO（部分夾持儀器和加熱裝置省略）

（1）用字母表示接口的正確連接順序．
a→b→c→

f

→

g

→d→e→

h

→

i

→

b

→

c

→尾氣處理
（2）用上圖提供的儀器和試劑做實驗時，裝置B中出現白色渾濁，也不能說明一定有CO₂，原因是

草酸蒸氣也可以使澄清石灰水變渾濁，無法確定二氧化碳的存在，

；請你提出改進意見

在A前添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣

．
（3）利用改進后裝置進行的實驗時，要先加熱

A

 裝置，（填“A”、“B”、“C”、“D”、“E”，下同）后加熱

E

 裝置；能證明分解產物中有CO的實驗依據是

E中黑色氧化銅變紅，E后的澄清石灰水變渾濁

．
[實驗二]探究草酸與酸性高錳酸鉀的反應
（4）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化高錳酸鉀溶液時，可觀察到溶液由紫紅色變為近乎無色，可推測草酸可能具有

還原性

．
（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，同學們做了如下的對比實驗：

實驗序號	H2C2O4（aq）		KMnO4（H+）（aq）		MnSO4（S） （g）	褪色時間 （S）
	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

該對比實驗的結論是

反應生成的Mn²⁺有催化作用，加快了反應速率

．

Answer 1

分析：（1）二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁，一氧化碳檢驗還原性，能還原黑色的氧化銅，生成的二氧化碳用澄清的石灰水檢驗，據此根據二氧化碳和一氧化碳的性質進行排序；
（2）根據表格知，草酸具有酸性，能和堿性物質反應，且草酸鈣不溶于水，為防止草酸蒸氣的干擾，在將氣體通入澄清石灰水之前，應先除去草酸蒸氣；
（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，用生成的氣體除去裝置中的氧氣；一氧化碳具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成銅單質，且生成二氧化碳；
（4）根據酸性高錳酸鉀的性質確定草酸的性質；
（5）將兩個實驗進行對比，從而得出結論．

解答：解：（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”
所以其排序是：a→b→c→（ f）→（ g）→d→e→（h ）→（i ）→（b ）→（c ），
故答案為：a→b→c→（ f）→（ g）→d→e→（h ）→（i ）→（b ）→（c ）；
（2）根據表格知，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A前添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸，
故答案為：草酸蒸氣也可以使澄“清石灰水變渾濁，無法確定二氧化碳的存在，故應在A前添加一個盛水的洗氣瓶，除去草酸蒸氣（或在燒瓶上連接冷凝管）；
（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，用生成的氣體除去裝置中的氧氣，所以應先加熱A后加熱E；一氧化碳具有還原性，能還原黑色的氧化銅生成銅單質，且生成二氧化碳，二氧化碳能澄清石灰水變渾濁，所以反應現象是：E中黑色氧化銅變紅，E后的澄清石灰水變渾濁；
故答案為：A，E；E中黑色氧化銅變紅，E后的澄清石灰水變渾濁； 
（4）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，草酸能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，說明草酸具有還原性，故答案為：還原性；
（5）通過兩組實驗比較知，其它條件相同，加入硫酸錳的反應時間短，說明該實驗反應速率快，所以證明反應生成的Mn²⁺有催化作用，加快了反應速率，故答案為：反應生成的Mn²⁺有催化作用，加快了反應速率．

點評：本題考查了實驗設計，難度較大，注意檢驗二氧化碳和一氧化碳的混合物中，要先檢驗二氧化碳再檢驗一氧化碳，為易錯點．