Question

某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容：
乙二酸（HOOC-COOH，可简写为H₂C₂O₄）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸，其熔点为101.5℃，在157℃升华．为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：
（1）向盛有1mL饱和NaHCO₃溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到现象为

 

．
（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明乙二酸具有

 

（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”）；
（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按下图所示装置进行实验（夹持装置未标出）：

实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO₄粉末变蓝，F中CuO粉末变红．据此回答：
上述装置中，D的作用是

 

．
乙二酸分解的化学方程式为

 

．
（4）该小组同学将2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄?2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后X溶液呈酸性，其原因是

 

；（用文字简单表述）
则X溶液HC₂O₄^-、C₂O₄^2-的离子浓度由大到小的顺序为：

 

；
（5）．某同学在用稀草酸溶液与锌制取氢气的实验中，发现加入少量硫酸铜溶液可加快氢气的生成速率．为了进一步研究硫酸铜的量对氢气生成速率的影响，该同学设计了如下一系列实验．将表中所给的混合溶液分别加入到6个盛有过量Zn粒的反应瓶中，收集产生的气体，记录获得相同体积的气体所需时间．

实验 混合溶液	A	B	C	D	E	F
等浓度的稀草酸溶液/mL	30	V1	V2	V3	V4	V5
饱和CuSO4溶液/mL	0	0.5	2.5	5	V6	20
H2O/mL	V7	V8	V9	V10	10	0

请完成此实验设计，其中：V₆=

 

，V₈=

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计,探究温度、压强对化学反应速率的影响

专题：实验设计题

分析：（1）由于题中草酸，易溶于水，属于二元中强酸，所以比碳酸强，故向盛有1mL饱和NaHCO₃溶液的试管中加入足量乙二酸溶液会生成二氧化碳气体；
（2）把MnO₄^-还原为Mn²⁺，显然说明草酸具有还原性；
（3）乙二酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物质的性质可推测B中CuSO₄固体检验草酸分解产物中的水，C装置检验草酸分解产物中的CO₂，D装置的目的是为了除尽CO₂，防止影响后续实验现象的判断，E装置用来干燥气体，F、G装置用来判断草酸分解产物中有无CO生成；
（4）两者正好1：1反应生成NaHC₂O₄，溶液显酸性说明HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度；虽然NaHC₂O₄溶液显酸性，但HC₂O₄^-的电离很微弱，可得离子浓度间的大小关系；
（5）要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同．A组中硫酸为30ml，那么其它组硫酸量也都为30ml．而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20ml，水为0，那么总量为20ml，所以V₆=10ml，V₈=19.5ml
．

解答： 解：（1）由于题中草酸，易溶于水，属于二元中强酸，所以比碳酸强，故向盛有1mL饱和NaHCO₃溶液的试管中加入足量乙二酸溶液会生成二氧化碳气体，故答案为：有无色气泡产生；
（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明具有氧化性的高锰酸钾被还原，说明草酸具有还原性，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，故答案为：还原性；
（3）根据题意知乙二酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物质的性质可推测B中CuSO₄固体检验草酸分解产物中的水，C装置检验草酸分解产物中的CO₂，D装置的目的是为了除尽CO₂，防止影响后续实验现象的判断，E装置用来干燥气体，F、G装置用来判断草酸分解产物中有无CO生成，故答案为：除去混合气体中的CO₂；H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑；
（4）两者正好1：1反应生成NaHC₂O₄，溶液显酸性，说明HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度；由于离子的电离程度较小，则有c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）；
故答案为：反应生成NaHC₂O₄，HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度导致溶液中c（H⁺）＞c（OH^-），所以溶液呈酸性；c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）
（5）（5）要对比试验效果，那么除了反应的物质的量不一样以外，要保证其它条件相同，而且是探究硫酸铜量的影响，那么每组硫酸的量要保持相同，六组反应的总体积也应该相同．A组中硫酸为30ml，那么其它组硫酸量也都为30ml．而硫酸铜溶液和水的总量应相同，F组中硫酸铜20ml，水为0，那么总量为20ml，所以V₆=10ml，V₈=19.5ml，故答案为：10；19.5．

点评：本题考查已二酸的分解以及溶液离子浓度的大小比较，题目较为综合且具有一定难度，做题时注意抓住反应的现象，以此推断物质可能具有的性质，本题的易错点在于第（5）小题，首先V₆、V₈的求得要注意分析表中数据．