Question

11．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．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HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O．
（2）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CD．
A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（H₂C₂O₄^-）+c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）
B．c（H₂C₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol/L
C．c（H₂C₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）
D．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（H₂C₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）
（3）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，有气泡产生，说明乙二酸具有还原性（填“还原性”、“氧化性”或“酸性”），请写出该反应的离子方程式：5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（4）乙二醇与乙二酸类似，每个碳上连一个羟基．现以乙烯为原料（其他无机试剂任选），写出由乙烯合成乙二醇的化学方程式．

Answer 1

分析 （1）草酸的酸性比碳酸强，故草酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，由于草酸足量，故生成NaHC₂O₄；
（2）2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）的物质的量为$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，NaOH的物质的量为0.1L×0.2mol/L=0.02mol，二者正好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；A．根据电荷守恒判断；
B．根据物料守恒可知，溶液中草酸、醋酸根、草酸氢根的总浓度为0.2mol/L；
C．HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度；
D．根据Na元素与C元素比例关系（物料守恒）判断；
（3）草酸被氧化为二氧化碳，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，说明草酸具有还原性；
（4）乙烯与氯气发生加成反应生成ClCH₂CH₂Cl，再在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到HOCH₂CH₂OH．

解答 解：（1）草酸的酸性比碳酸强，故草酸与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，由于草酸足量，故还生成NaHC₂O₄，反应离子方程式为：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O，
故答案为：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；
（2）2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）的物质的量为$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，NaOH的物质的量为0.1L×0.2mol/L=0.02mol，二者正好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．
A．根据电荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A错误；
B．反应后的溶液为0.2mol/L NaHC₂O₄溶液，由物料守恒可知，溶液中c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄）═0.2mol/L，故B错误；
C．HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度，且电离程度不大，则溶液中c（HCO₄^-）＞c（ C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），故C正确；
D．反应后的溶液为0.2mol/L NaHC₂O₄溶液，由钠元素与碳元素关系，可知溶液中c（Na⁺）═c（H₂C₂O₄）+c（ HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正确，
故选：CD；
（3）草酸被氧化为二氧化碳，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，说明草酸具有还原性，反应离子方程式为：5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：还原性；5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（4）乙烯与氯气发生加成反应生成ClCH₂CH₂Cl，再在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生水解反应得到HOCH₂CH₂OH，反应方程式为：CH₂=CH₂+Cl₂→ClCH₂CH₂Cl、ClCH₂CH₂Cl+2NaOH$→_{△}^{水}$HOCH₂CH₂OH+2NaCl，
故答案为：CH₂=CH₂+Cl₂→ClCH₂CH₂Cl、ClCH₂CH₂Cl+2NaOH$→_{△}^{水}$HOCH₂CH₂OH+2NaCl．

点评 本题比较综合，涉及离子方程式书写、微粒浓度比较、弱电解质的电离、氧化还原反应、有机物的合成等，属于拼合型题目，（1）为易错点，学生容易忽略草酸过量问题，难度中等．