Question

11．某研究性學(xué)習(xí)小組組裝了下圖所示的裝置制備ClO₂氣體（加熱裝置用“△”表示），反應(yīng)原理為飽和草酸溶液與KClO₃粉末在60℃時(shí)反應(yīng)制得ClO₂（溫度過高或過低都會(huì)影響制氣效率）
已知：①ClO₂是一種黃綠色有刺激性氣味的氣體，熔點(diǎn)-59℃，沸點(diǎn)11.0℃
②草酸是酸性強(qiáng)于醋酸的二元弱酸，對(duì)應(yīng)的鈣鹽（CaC₂O₄）不溶于醋酸，能溶于強(qiáng)酸，它還是一種還原性較強(qiáng)的物質(zhì)．

（1）配平制備ClO₂的化學(xué)方程式：2KClO₃+1H₂C₂O₄--2KHCO₃+2ClO₂↑
（2）A裝置中還缺少的一樣儀器名稱是溫度計(jì)，B裝置的作用是將ClO₂冷凝收集．
（3）C裝置吸收尾氣后，溶液中含有NaOH、NaClO₂、NaClO₃等溶質(zhì)，小組成員認(rèn)為C中還可能含有Na₂CO₃，試分析可能的原因是過量的草酸與KHCO₃反應(yīng)，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃或因KClO₃具有較強(qiáng)氧化性，將草酸氧化成CO₂，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃．
（4）小組成員查資料得知“菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽”，他將菠菜研磨成汁、熱水浸泡、過濾得到溶液，調(diào)節(jié)溶液呈堿性，加入足量的CaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，過濾、洗滌，沉淀備用，對(duì)生成的沉淀進(jìn)行探究．
①提出合理假設(shè)
假設(shè)1：只存在CaCO₃；
假設(shè)2：既存在CaCO₃，也存在CaC₂O₄；
假設(shè)3：只存在CaC₂O₄．
②基于假設(shè)2，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請?jiān)诖痤}卷上寫出實(shí)驗(yàn)步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論．限選實(shí)驗(yàn)試劑：1mol•L^-1 H₂SO₄、0.1mol•L^-1 HCl、0.01mol•L^-1 KMnO₄、澄清石灰水．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量沉淀于試管中，加入足量0.1 mol•L-1 HCl ．	沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生，說明沉淀中有CaCO3
步驟2：往步驟1的剩余物中，再滴加幾滴0.01 mol•L-1 KMnO4 ．	溶液紫紅色褪去，說明沉淀中有CaC2O4，結(jié)合步驟1，假設(shè)2成立

Answer 1

分析 （1）根據(jù)質(zhì)量守恒和得失電子守恒配平方程式；
（2）反應(yīng)原理為飽和草酸溶液與KClO₃粉末在60℃時(shí)反應(yīng)制得ClO₂分析，ClO₂沸點(diǎn)較低，易液化；
（3）草酸可與生成物碳酸氫鉀反應(yīng)生成二氧化碳，或KClO₃氧化草酸生成二氧化碳?xì)怏w；
（4）①沉淀可能為CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有；
②利用鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w能使澄清石灰水變渾濁驗(yàn)證碳酸鈣的存在，加入的酸溶解生成的草酸和高錳酸鉀溶液反應(yīng)使溶液褪色來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證草酸鈣的存在．

解答 解：（1）由質(zhì)量守恒和得失電子守恒可配平，方程式為2KClO₃+H₂C₂O₄=2KHCO₃+2ClO₂↑，故答案為：2；1；2；2；
（2）反應(yīng)原理為飽和草酸溶液與KClO₃粉末在60℃時(shí)反應(yīng)制得ClO₂，需要溫度計(jì)控制溫度，A裝置中還缺少的一樣儀器名稱是為溫度計(jì)，ClO₂的沸點(diǎn)較低，易液化，B可起到冷凝收集的作用，
故答案為：將ClO₂冷凝收集；
（3）反應(yīng)后生成KHCO₃，過量的草酸與KHCO₃反應(yīng)：HOOC-COOH+KHCO₃=CO₂↑+H₂O+HOOC-COOK，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O，
也可能為因KClO₃具有較強(qiáng)氧化性，將草酸氧化成CO₂，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃，
故答案為：過量的草酸與KHCO₃反應(yīng)：HOOC-COOH+KHCO₃=CO₂↑+H₂O+HOOC-COOK，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃，CO₂+2NaOH=Na₂CO₃+H₂O；或因KClO₃具有較強(qiáng)氧化性，將草酸氧化成CO₂，逸出的CO₂與NaOH溶液反應(yīng)生成Na₂CO₃；
（4）①沉淀可能為CaCO₃或CaC₂O₄或二者都有，故答案為：只存在CaC₂O₄；
②進(jìn)行實(shí)驗(yàn)先檢驗(yàn)碳酸鈣的存在，再利用加入的酸溶解生成的草酸和高錳酸鉀溶液反應(yīng)使溶液褪色來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，取少量沉淀于試管中，加入足量1 mol•L^-1 HCl，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，說明菠菜中含有碳酸鹽，向步驟1得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol•L^-1 KMnO₄溶液紫紅色褪去，說明菠菜中含有草酸鹽，
故答案為：

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
足量0.1 mol•L-1 HCl	沉淀全部溶解，有氣泡產(chǎn)生，說明沉淀中有CaCO3
往步驟1的剩余物中，再滴加幾滴0.01 mol•L-1 KMnO4	溶液紫紅色褪去，說明沉淀中有CaC2O4，結(jié)合步驟1，假設(shè)2成立

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析判斷，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋瑸楦呖汲Ｒ婎}型和高頻考點(diǎn)，掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．