Question

3．草酸（H₂C₂O₄）是一種重要的有機(jī)化工原料．為探究草酸的制取、性質(zhì)及應(yīng)用，進(jìn)行如下實驗．
實驗Ⅰ：草酸晶體的制備
實驗室用硝酸氧化淀粉水解液法制備草酸，裝罝如圖所示：
①一定量的淀粉水解液加入三頸燒瓶中
②控制反應(yīng)溫度55-60℃，邊攪拌邊緩慢滴加一定量的混合酸
③反應(yīng)3小時，冷卻，抽濾后再重結(jié)晶得到草酸晶體．
（1）右圖實驗裝置中儀器甲的名稱為冷凝管．冷凝水的進(jìn)口是a（填“a”或“b”）．
（2）檢驗淀粉是否水解完全所需要的試劑為碘水或I₂．
實驗Ⅱ：探究草酸與酸性高錳酸鉀溶液的反應(yīng)
（3）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高錳酸鉀溶液時，可觀察到溶液由紫紅色變?yōu)榻�乎無色，可推測草酸可能具有還原性．反應(yīng)速率開始很慢，后來逐漸加快，可能的原因是生成的硫酸錳或錳離子對反應(yīng)有催化作用，加快反應(yīng)速率．寫出反應(yīng)的離子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
實驗Ⅲ：草酸性質(zhì)的應(yīng)用
利用比H₂C₂O₄與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)探究“條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響．”實驗時，先分別量取兩種溶液，然后倒入試管中迅速振蕩混合均勻，開始計時，通過測定褪色所需時間來判斷反應(yīng)的快慢．設(shè)計方案如下：

編號	H2C2O4溶液		酸性高錳酸鉀溶液		溫度/℃
	濃度/mol•L-1	體積/mL	濃度/mol•L-l	體積/mL
甲	0.10	2.0	0.010	4.0	25
乙	0.20	2.0	0.010	4.0	25
丙	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（4）為了觀察到紫色褪去，H₂C₂O₄與KMnO₄溶液初始的物質(zhì)的量需要滿足的關(guān)系為n（H₂C₂O₄）：n（KMnO₄）≥2.5．
（5）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是乙和丙，探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響的實驗編號是甲和乙
實驗Ⅳ：草酸晶體中結(jié)晶水測定
草酸晶體的化學(xué)式可表示為H₂C₂O₄•xH₂O，為測定x的值，進(jìn)行下列實驗：
①稱取6.3g某草酸晶體配成100.0mL的水溶液．
②取25.00mL所配溶液置于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄，用濃度為0.5mol/L的KMnO₄溶液滴定，滴定終點(diǎn)時消耗KMnO₄的體積為10.00mL．
（6）計算x=2．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)儀器構(gòu)造和作用分析；    
（2）淀粉遇碘變藍(lán)色，在已經(jīng)水解的淀粉溶液中滴加幾滴碘液，溶液顯藍(lán)色，則證明淀粉沒有完全水解，溶液若不顯色，則證明淀粉完全水解；
（3）酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能夠?qū)⒉菟嵫趸�，草酸具有還原性，錳離子有催化作用，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)“觀察到紫色褪去”必須滿足高錳酸鉀的物質(zhì)的量小于草酸的物質(zhì)的量解得二者濃度關(guān)系；
（5）根據(jù)探究溫度對反應(yīng)速率影響時除了溫度外其它條件必須相同判斷；根據(jù)體積濃度對反應(yīng)速率影響時除了濃度不同，其他條件必須完全相同分析；
（6）依據(jù)滴定發(fā)生的氧化還原反應(yīng)離子方程式的定量關(guān)系計算．

解答 解：（1）根據(jù)儀器構(gòu)造可知儀器甲為冷凝管，冷凝管應(yīng)采取逆流原理通水，應(yīng)該是a進(jìn)水b出水，使水與被冷凝物充分接觸；
故答案為：冷凝管；a；
（2）淀粉遇碘變藍(lán)色，在已經(jīng)水解的淀粉溶液中滴加幾滴碘液，溶液顯藍(lán)色，則證明淀粉沒有完全水解，溶液若不顯色，則證明淀粉完全水解；
故答案為：碘水或I₂；
（3）向草酸溶液中逐滴加入硫酸酸化的高錳酸鉀溶液時，可觀察到溶液由紫紅色變?yōu)榻�乎無色，說明酸性高錳酸鉀與草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，草酸能夠被氧化，草酸具有還原性，被氧化為二氧化碳，發(fā)生的反應(yīng)為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，生成的硫酸錳或錳離子對反應(yīng)有催化作用，加快反應(yīng)速率；
故答案為：還原；生成的硫酸錳或錳離子對反應(yīng)有催化作用，加快反應(yīng)速率；5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（4）反應(yīng)為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，為了觀察到紫色褪去，高錳酸鉀的物質(zhì)的量應(yīng)該少量，即c（H₂C₂O₄）：c（KMnO₄）≥$\frac{5}{2}$=2.5；
故答案為：2.5；
（5）探究溫度對化學(xué)反應(yīng)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：乙和丙；探究反應(yīng)物濃度對化學(xué)反應(yīng)速率影響，除了濃度不同，其他條件完全相同的實驗編號是甲和乙；
故答案為：乙和丙；甲和乙；
（6）根據(jù)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，得到關(guān)系式：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄•H₂O，設(shè)草酸晶體的物質(zhì)的量是y，
        2MnO₄^-～5H₂C₂O₄•xH₂O
          2          5
0.5mol/L×0.01L×4    y
則晶體的物質(zhì)的量是y=$\frac{5×0.5mol/L×0.01L×4}{2}$=0.05mol，即$\frac{6.3g}{9+18x}$=0.05，解得x=2；
故答案為：2．

點(diǎn)評 本題考查了性質(zhì)實驗方案的設(shè)計與評價，題目難度中等，試題知識點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識的能力，注意掌握化學(xué)實驗基本操作方法，明確常見物質(zhì)的性質(zhì)及化學(xué)實驗方案設(shè)計原則．