Question

【题目】已知：乙二酸俗称草酸（结构简式为HOOC—COOH，可简写为H2C2O4)。25℃时，草酸的电离平衡常数为K1=5.0×10-2，K2=5.4×10-5；碳酸（H2CO3）的电离平衡常数为K1=4.5×10-7，K2= 4.7×10-11。草酸钙的Ksp=4.0×10-8，碳酸钙的Ksp=2.5×10-9。回答下列问题：

（1）相同条件下等物质的量浓度的Na2C2O4溶液的pH比Na2CO3溶液的pH_____ （填“大”、“小”或“相等”）；

（2）常温下将20 mL 0.4 mol/L的KOH溶液与20 mL 0.2 mol/L的草酸溶液混合，则混合后溶液中阴离子浓度的大小顺序为_______________________；

（3）25℃时向20 mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入8.0×10-4 mol/L的草酸钾溶液20 mL，能否产生沉淀________（填“能”或“不能”）.

（4）酸性KMnO4溶液能与草酸（H2C2O4）溶液反应，某探究小组利用反应过程中溶液紫色消失快慢的方法来研究影响反应速率的因素。

Ⅰ.实验前首先用浓度为0.1000molL-1酸性KMnO4标准溶液滴定未知浓度的草酸。

①高锰酸钾溶液常用______（填“稀硫酸”、“稀硝酸”、“稀盐酸”）酸化，写出滴定过程中发生反应的离子方程式 _____________________________。

②滴定过程中操作滴定管的图示正确的是 ______________（填编号）。

①判断滴定终点的方法是：_________________________________________。

②若配制酸性KMnO4标准溶液时,俯视容量瓶的刻度线，会使测得的草酸溶液浓度________（填“偏高”或“偏低”或“不变”）。

Ⅱ.通过滴定实验得到草酸溶液的浓度为0.2000mol·L-1 。用该草酸溶液按下表进行后续实验（每次实验草酸溶液的用量均为8mL）。

实验编号	温 度（℃）	催化剂用量(g)	酸性高锰酸钾溶液		实验目的 a.实验1和2探究 b.实验1 和3 探究反应物浓度对该反应速率的影响； c.实验1 和4 探究催化剂对该反应速率的影响。
			体积（mL）	浓度 (molL-1)
1	25	0.5	4	0.1000
2	50	0.5	4	0.1000
3	25	0.5	4	0.0100
4	25	0	4	0.1000

①写出表中a 对应的实验目的_______________________；

②该小组同学对实验1和3分别进行了三次实验，测得以下实验数据（从混合振荡均匀开始计时）：

实验编号	溶液褪色所需时间（min）
	第1 次	第2 次	第3 次
1	14.0	13.0	11.0
3	6.5	6.7	6.8

分析上述数据后得出“当其它条件相同时，酸性高锰酸钾溶液的浓度越小，褪色时间就越短，即反应速率就越快”的结论。某同学认为该小组“探究反应物浓度对速率影响”的实验方案设计中存在问题，从而得到了错误的实验结论，请简述改进的实验方案________。

Answer 1

【答案】 小 c (C2O42-) > c (OH-) >c (HC2O4-) 不能 稀硫酸 6H++2MnO4-+5H2C2O4 = 10CO2↑+2Mn2++8H2O A 当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液恰好由无色变为紫红色且半分钟内不变色 偏低 探究温度对该反应速率的影响 其它条件相同时，利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应，测量溶液褪色时间

【解析】（1）草酸的第二步电离平衡常数大于碳酸的第二步电离平衡常数，电离平衡常数越小，其酸根离子的水解程度越大，所以碳酸根离子的水解程度大于草酸根离子，导致草酸钠的pH小于碳酸钠；（2）常温下，0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL恰好反应生成草酸钠，醋酸根离子易水解而使其溶液呈碱性，但第一步水解大于第二步，两步水解都生成氢氧根离子，所以溶液中阴离子浓度大小顺序是c (C2O42-) > c (OH-) >c (HC2O4-)；（3）碳酸钙溶液中钙离子浓度=mol/L=5×10-5mol/L，二者混合后，钙离子浓度=2.5×10-5mol/L，草酸钾的浓度为4.0×10-4 mol/L，混合后c(Ca2+)c(C2O42-)=2.5×10-5 ×4.0×10-4=1×10-8＜Ksp（4.0×10-8），故不能产生沉淀；Ⅰ. ①高锰酸钾溶液常用稀硫酸酸化，草酸（H2C2O4）溶液与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，草酸被氧化为二氧化碳，高锰酸钾被还原为Mn2+ ，离子方程式为：6H++2MnO4-+5H2C2O4 = 10CO2↑+2Mn2++8H2O；②酸性高锰酸钾氧化性强，所以在该实验中选择酸式滴定管，滴定时用左手的大拇指、食指、中指旋转滴定管的旋塞，所以答案选A；③判断滴定终点的方法是：当滴入最后一滴酸性高锰酸钾溶液，溶液恰好由无色变为紫红色且半分钟内不变色；④若配制酸性KMnO4标准溶液时，俯视容量瓶的刻度线，则所加蒸馏水偏少，标准溶液的浓度偏高，滴定时消耗的标准溶液体积偏少，会使测得的草酸溶液浓度偏低；Ⅱ. ①由于a点对应的其它条件都相同，只有温度不同，因此表中a 对应的实验目的是探究温度不同对反应速率的影响；②甲同学改进的实验方案是其它条件相同时，利用等量且少量的高锰酸钾与等体积不同浓度的足量草酸溶液反应，测量溶液褪色时间。溶液褪色时间越短，则反应速率越快。