Question

乙二酸通常以二水合物的形式存在，俗稱草酸晶體．已知草酸晶體在101℃時(shí)熔化并開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華，繼續(xù)升溫會(huì)分解生成CO、CO₂和H₂O．
（1）下列關(guān)于乙二酸的敘述正確的是（填編號(hào)）

 

①能和乙二醇發(fā)生酯化反應(yīng)         
②能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
③其溶液能使藍(lán)色石蕊試紙變紅      
④能和碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成氣體玻璃棒
（2）乙二酸的工業(yè)生產(chǎn)方法之一是以乙二醇為原料，在一定條件下，用空氣氧化得到．寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：
（3）欲檢驗(yàn)草酸晶體受熱分解的產(chǎn)物中是否有CO₂，甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了裝置1、裝置2來(lái)完成實(shí)驗(yàn)．

（Ⅰ）簡(jiǎn)述檢驗(yàn)裝置1氣密性的操作方法：

 

（Ⅱ）B和E兩個(gè)裝置中更合理的是

 

E，理由為：

 

（Ⅲ）請(qǐng)從A～F中選擇合適的儀器，組裝一套可更好達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康难b置，按照氣流由左到右的順序依次為（用字母表示）：

 

．
（Ⅳ）一定條件下草酸氫銨分解生成NH₃、CO、CO₂和H₂O，110℃時(shí)將該混合氣體先通過(guò)Na₂O₂，再通過(guò)濃硫酸分別增重Ag和Bg； 若將混合氣體先通過(guò)濃硫酸，再通過(guò)Na₂O₂分別增重Cg和Dg（能反應(yīng)的氣體均可吸收完全，且該條件下CO與Na₂O₂不反應(yīng)），則A、B、C、D的大小關(guān)系為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）乙二酸分子中含有羧基，有酸性、能發(fā)生酯化反應(yīng)、能被高錳酸鉀氧化；
（2）乙二醇含有羥基，在一定條件下能被氧氣氧化成乙二酸；
（3）（Ⅰ）利用空氣熱脹冷縮，手掌體溫通過(guò)試管壁傳導(dǎo)給空氣，使其受熱膨脹，逸出導(dǎo)管形成氣泡來(lái)檢查裝置的氣密性；
（Ⅱ）B中的導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)，冷凝后的乙二酸晶體可能會(huì)堵塞導(dǎo)管；E中采用U型管，更有利于乙二酸蒸氣的冷凝，防止了乙二酸蒸氣干擾CO₂的檢驗(yàn)；
（Ⅲ）根據(jù)反應(yīng)物草酸的熔點(diǎn)低和驗(yàn)證二氧化碳時(shí)雜質(zhì)的和二氧化碳的性質(zhì)來(lái)組裝裝置；
（Ⅳ）過(guò)氧化鈉與水、二氧化碳反應(yīng)，濃硫酸能夠吸收氨氣和水，根據(jù)反應(yīng)先后順序及反應(yīng)原理分別判斷其質(zhì)量增重大�。�

解答： 解：（1）乙二酸分子中含有羧基，具有酸性，且酸性比碳酸強(qiáng)，能使藍(lán)色石蕊試液變紅，能與碳酸氫鈉反應(yīng)生成二氧化碳；能與乙二醇發(fā)生發(fā)生酯化反應(yīng)；能被酸性高錳酸鉀氧化而使高錳酸鉀溶液褪色，所以四個(gè)選項(xiàng)都正確，
故答案為：①②③④；
（2）乙二醇中含有羥基，能發(fā)生氧化反應(yīng)，在一定條件下能被氧氣氧化生成乙二酸，化學(xué)方程式為，
故答案為：；
（3）（?）檢驗(yàn)裝置1氣密性的操作方法為：如圖連接好裝置，將導(dǎo)管b沒(méi)入水中，微熱（或手捂）試管a，看到導(dǎo)管口處有氣泡冒出，撤火（或松手）后，觀察到導(dǎo)管內(nèi)有一段水柱上升，則說(shuō)明該裝置的氣密性良好，
故答案為：如圖連接好裝置，將導(dǎo)管b沒(méi)入水中，微熱（或手捂）試管a，看到導(dǎo)管口處有氣泡冒出，撤火（或松手）后，觀察到導(dǎo)管內(nèi)有一段水柱上升，則說(shuō)明該裝置的氣密性良好；
（Ⅱ）草酸晶體在101℃時(shí)熔化并開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華，試管中氣體中含有草酸，需要除去，以免干擾CO₂的檢驗(yàn)；B中的導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)，冷凝后的乙二酸晶體可能會(huì)堵塞導(dǎo)管而存在安全隱患；E中采用U型管，與冰水的接觸面積更大，更有利于乙二酸蒸氣的冷凝，防止了乙二酸蒸氣干擾CO₂的檢驗(yàn)，
故答案為：E；B中的導(dǎo)管過(guò)長(zhǎng)、過(guò)細(xì)，冷凝后的乙二酸晶體可能會(huì)堵塞導(dǎo)管而存在安全隱患；E中采用U型管，與冰水的接觸面積更大，更有利于乙二酸蒸氣的冷凝，防止了乙二酸蒸氣干擾CO₂的檢驗(yàn)；
（Ⅲ）由于草酸在101℃時(shí)熔化，反應(yīng)裝置中試管口應(yīng)向上傾斜，故選A裝置；產(chǎn)生的氣體中有草酸、一氧化碳，選擇裝置E除去草酸，一氧化碳有毒，具有可燃性，可采用點(diǎn)燃的方法除去尾氣中的一氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，因此一般用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的存在，故選裝置F；所有組裝一套可更好達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康难b置，按照氣流由左到右的順序依次為：A、E、F，
故答案為：A、E、F；
（Ⅳ）草酸氫銨分解生成NH₃、CO、CO₂和H₂O：（NH₄）HC₂O₄

△   .

NH₃↑+CO↑+CO₂↑+H₂O↑，設(shè)草酸氫銨的物質(zhì)的量為1mol，則完全分解生成的NH₃、CO、CO₂和H₂O都是1mol；
110℃時(shí)將該混合氣體先通過(guò)Na₂O₂，再通過(guò)濃硫酸，過(guò)氧化鈉增重Ag，濃硫酸增重Bg，過(guò)氧化鈉增重的Ag為二氧化碳、水總質(zhì)量減去生成氧氣的質(zhì)量，1mol水和1mol二氧化碳足量過(guò)氧化鈉反應(yīng)各生成0.5mol氧氣，則：Ag=18g/mol×1mol+44g/mol×1mol-32g/mol×1mol=30g；
濃硫酸增重的為1mol氨氣的質(zhì)量，則Bg=17g/mol×1mol=17g；
若將混合氣體先通過(guò)濃硫酸，再通過(guò)Na₂O₂，濃硫酸增重為Cg，過(guò)氧化鈉增重為Dg，
濃硫酸增重為Cg為1mol水和1mol氨氣的質(zhì)量，則：Cg=18g+17g=35g；
過(guò)氧化鈉增重的為1mol二氧化碳的質(zhì)量減去生成氧氣的質(zhì)量，1mol二氧化碳與足量過(guò)氧化鈉反應(yīng)生成0.5mol氧氣，則Dg=44g-32g/mol×0.5mol=28g，
所以A、B、C、D的大小關(guān)系為：C＞A＞D＞B，
故答案為：C＞A＞D＞B．

點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)探討乙二酸的性質(zhì)，考查了物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，正確理解題干信息明確反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，（Ⅳ）為難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)，計(jì)算過(guò)程稍復(fù)雜，可以假設(shè)出草酸氫銨的物質(zhì)的量，然后根據(jù)反應(yīng)原理計(jì)算，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．