Question

某化学学习小组的同学设计实验来探究草酸受热分解的产物，他们将草酸受热分解得到的气体通过如下图所示装置：

A、C、F中盛装澄清石灰水，B中盛NaOH溶液，E中装有CuO．请填写下列空白：
（1）证明产物中有CO₂的现象是______，证明产物中有CO的现象是______．
（2）导管G的作用是______．
（3）小李同学查阅相关资料发现：草酸是二元酸，酸性比碳酸强，在受热分解过程中有少量升华；草酸钙和草酸氢钙均为白色不溶物．小李通过进一步研究认为：草酸蒸气与石灰水反应生成草酸钙白色沉淀，对实验有干扰，因此需要在装置A之前增加一个装有______（填写下列编号字母）的洗气装置．
a．水　　　b．NaOH溶液　　　c．Na₂CO₃溶液　　　d．饱和NaHCO₃溶液
（4）如果在E管中盛装CuO和Cu₂O的混合物，根据F瓶增重可以测定混合物中CuO的质量．当CuO和Cu₂O的混合物7.6 g全部被还原后，F装置增重3.3 g，混合物中CuO的质量为______ g；当原混合物质量为a g，反应后F装置增重b g时，b的取值范围是（用含a的代数式表达）______．

Answer 1

解：（1）草酸受热分解产物中，证明产物中有CO₂的现象是装置A中澄清石灰水变浑浊，一氧化碳具有还原性，能将氧化铜还原为金属铜自身被氧化为二氧化碳，如果装置C中澄清石灰水不变浑浊，装置E中黑色固体变为红色，装置F中澄清石灰水变浑浊，可以证明草酸受热分解产物中存在二氧化碳，故答案为：装置A中澄清石灰水变浑浊；装置C中澄清石灰水不变浑浊，装置E中黑色固体变为红色，装置F中澄清石灰水变浑浊；
（2）一氧化碳的尾气处理可以采用点燃法，所以导管G的作用是处理尾气，防止剧毒的CO污染空气，故答案为：处理尾气，防止剧毒的CO污染空气；
（3）草酸分解的气体中含有CO₂，用氢氧化钠溶液会将二氧化碳除去，无法进行下一步检验，故b错，草酸既然是酸，那么就会跟碳酸根、碳酸氢根发生反应放出CO₂，对检验CO₂产生干扰，故c、d错，故选a；
（4）设反应物中CuO为x mol，Cu₂O为ymol，混合物7.6g得到产物CO₂3.3g，根据方程式CuO+COCO₂+Cu，
Cu₂O+COCO₂+2Cu，可列方程组：80x+144y=7.6；（x+y）×44=3.3
解得x=0.05，y=0.025，所以CuO质量为：0.05mol×80g/mol=4.0g，根据化学反应，假设原反应物全为CuO，则得CO₂为g，假设原反应物全为Cu₂O，得CO₂为，b的取值范围是：，故答案为：4.0； ．
分析：（1）二氧化碳能使石灰水变浑浊；一氧化碳具有还原性，能将氧化铜还原为金属铜自身被氧化为二氧化碳；
（2）一氧化碳的尾气处理可以采用点燃法；
（3）根据草酸蒸气和二氧化碳的性质来回答；
（4）根据化学方程式：CuO+COCO₂+Cu，Cu₂O+COCO₂+2Cu来计算氧化铜质量，根据极限假设法来确定生成的二氧化碳质量的取值范围．
点评：本题是一道实验探究题，主要考查了二氧化碳、一氧化碳、氢气、水的检验方法，培养学生解决问题的能力，难度大．