Question

【題目】草酸(乙二酸)可作還原劑和沉淀劑，用于金屬除銹、織物漂白和稀土生產。一種制備草酸(含2個結晶水)的工藝流程如右：

回答下列問題：

（1）CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉、甲酸鈉加熱脫氫的化學反應方程式分別為：__________________、_______________。

（2）該制備工藝中有兩次過濾操作，過濾操作①的濾液是___________，濾渣是________；過濾操作②的濾液是____________和____________，濾渣是_______。

（3）工藝過程中③和④的目的是______________。

（4）有人建議甲酸鈉脫氫后直接用硫酸酸化制備草酸。該方案的缺點是產品不純，其中含有的雜質主要是____________________。

（5）結晶水合草酸成品的純度用高錳酸鉀法測定。

稱量草酸成品0.250 g溶于水，用0.0500 mol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定，至淺粉紅色不消褪，消耗KMnO4溶液15.00 mL，反應的離子方程式為__________________；

列式計算該成品的純度____________________________。

Answer 1

【答案】CO＋NaOHHCOONa 2HCOONa Na2C2O4＋H2↑ NaOH溶液 CaC2O4 H2C2O4溶液 H2SO4溶液 CaSO4 分別循環利用氫氧化鈉和硫酸(降低成本)，減小污染 Na2SO4 5C2O42－+2MnO4－+16H＋==2Mn2＋+8H2O+10CO2↑

【解析】

根據流程圖知，一定條件下，一氧化碳和氫氧化鈉反應生成甲酸鈉，反應方程式為：CO＋NaOHHCOONa，加熱條件下，甲酸鈉脫氫生成草酸鈉，由原子守恒可知有氫氣生成，反應方程式為2HCOONa Na2C2O4＋H2↑。草酸鈉與氫氧化鈣反應得到草酸鈣與氫氧化鈉，濾液是NaOH溶液，濃縮后循環利用，固體為Ca C2O4，草酸鈣與硫酸反應得到硫酸鈣與草酸鈉，則濾渣為CaSO4，濾液B為草酸鈉溶液，再經過結晶、干燥得到草酸鈉晶體，母液中含有硫酸和草酸，可循環利用。

（1）根據工藝流程圖可知：CO和NaOH在一定條件下合成甲酸鈉方程式為CO＋NaOHHCOONa；甲酸鈉加熱脫氫的同時還有草酸鈉生成，因此反應的化學反應方程式為2HCOONa Na2C2O4＋H2↑。

（2）根據反應原理和溶解性以及示意圖可知，過濾操作①的濾液是NaOH溶液，濾渣是CaC2O4；過濾操作②的濾液是H2C2O4溶液和H2SO4溶液，濾渣是CaSO4。

（3）根據工藝過程可知，工藝③可以循環利用氫氧化鈉，工藝④可以循環利用硫酸，既提高了原料的利用率，又降低了成本，減小污染。

（4）甲酸鈉脫氫后的產物為草酸鈉，直接用硫酸酸化，生成草酸和硫酸鈉，其中含有的雜質主要是Na2SO4。

（5）在測定過程中，高錳酸鉀為氧化劑，草酸為還原劑，反應的離子方程式5C2O42- + 2MnO4- + 16H+= 2Mn2++ 8H2O + 10CO2↑。根據方程式可得關系式：

5H2C2O4·2H2O ~ 2KMnO4

5 2

n 0.05mol/L×15.0×10-3L

解得n（H2C2O4·2H2O）=1.875×10-3mol

則m（H2C2O4·2H2O）=1.875×10-3mol×126g/mol=0.236g

所以成品的純度ω=×100%=94.5%。