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℃升华并开始分解．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，观察到有无色气泡产生．该反应的离子方程式为

 

．
（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”），请配平该反应的离子方程式：

 

 MnO₄^-+

 

 H₂C₂O₄+

 

 H⁺=

 

 Mn²⁺+

 

 CO₂↑+

 

 H₂O
（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按如图所示装置进行实验探究其分解产物（注：忽略草酸的升华，且夹持装置未标出）：

图中有一处错误，应如何改正？

 

．
用改正后的装置做实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO₄粉末变蓝，F中CuO粉末由黑色变为红色．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，测得反应后溶液呈酸性（忽略溶液体积变化）．则下列关系合理的是

 

A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）
B．c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol?L^-1
C． c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）                       
D．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）由于题中强调足量的草酸，故反应后草酸转化为HC₂O₄^-，若写成C₂O₄^2-是错误的．
（2）中显然说明草酸具有还原性，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，根据氧化还原反应得失电子守恒配平反应方程式；
（3）检验二氧化碳可以用石灰水，除去二氧化碳可以用氢氧化钠溶液；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，结合守恒关系可得离子浓度间的大小关系．

解答： 解：（1）题中强调足量的草酸，故反应后草酸转化为HC₂O₄^-，且酸性强于碳酸，
反应的离子方程式为HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O，故答案为：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；
（2）①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⁺，②反应中根据氧化剂得失电子守恒可知氧化剂和还原剂物质的量之间的关系为：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，在根据电荷守恒和质量守恒可写出反应方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案为：还原性；2；5；6；2；10；8；
（3）检验二氧化碳可以用C装置中的澄清石灰水，除去二氧化碳可以用D中的氢氧化钠溶液，应将D装置改为长管进气短管出气；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：应将D装置改为长管进气短管出气；除去混合气体中的CO₂；H₂C₂O₄

△   .

+CO↑+CO₂↑；
（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，两者正好1：1反应生成NaHC₂O₄；
A．电荷不守恒，正确的应为：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A错误；
B．物料不守恒，正确的应为：c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol?L^-1，故B错误；
C．溶液显酸性说明HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度（程度都较小），则有c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）故C正确；
D．根据物料守恒可知c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正确；
故选CD．

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．