Question

【题目】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1 mL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，按下图所示装置进行实验(注：忽略草酸的升华，且夹持装置未标出)：

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2.52 g草酸晶体(H2C2O4·2H2O)加入到100 mL 0.2 mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，其原因是______________________（用文字简单表述）。

（5）以上溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为_________（用离子符号表示）。

Answer 1

【答案】HCO3-＋H2C2O4=HC2O4-＋CO2↑＋H2O 还原性 2 5 6 2 10 8 除去混合气体中的CO2 H2C2O4H2O＋CO↑＋CO2↑ 反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4-的电离程度比水解程度大，导致溶液中c(H＋)>c(OH－)，所以溶液呈酸性 c(Na＋)>c(HC2O4-)>c(H＋)>c(C2O42-)>c(OH－)

【解析】

(1)因为草酸的酸性比碳酸强，反应会生成CO2和水，因“足量的草酸”，故还生成NaHC2O4。

(2)溶液的紫红色褪去说明KMnO4被还原，草酸具有还原性。根据化合价升降守恒和电荷守恒配平。

(3)根据题给装置和实验现象可知，本实验的目的是加热草酸使其分解，然后依次检验草酸分解的产物。B管中“CuSO4粉末变蓝”说明分解产物中有水蒸气，C瓶中澄清石灰水变浑浊说明草酸分解产生CO2，D瓶NaOH溶液的作用是吸收过量的CO2，E瓶浓硫酸吸收气流中的水蒸气，F中CuO粉末由黑色变为红色，说明CuO被还原为Cu，从草酸组成元素看还原性气体只可能是CO，CO被氧化为CO2，所以G瓶中澄清石灰水变浑浊，根据产物即可写出草酸分解的化学方程式。

(4)因为草酸是二元酸，与NaOH中和反应的产物因酸、碱物质的量之比不同产物不同：H2C2O4+2NaOH=Na2C2O4+2H2O或H2C2O4+NaOH=NaHC2O4+H2O，根据产物的性质分析溶液显酸性的原因。

(5)根据(4)溶液中溶质的电离和水解反应的相对强弱分析各离子浓度的大小关系。

(1)因乙二酸属于二元中强酸，酸性强于碳酸，根据强酸制弱酸的原理，NaHCO3与H2C2O4反应有CO2和水生成，又因乙二酸足量，故生成酸式盐NaHC2O4，其离子方程式为：H2C2O4+HCO3-=HC2O4-+CO2↑+H2O。

(2)KMnO4溶液显紫红色，因为“溶液的紫红色褪去”说明KMnO4被还原，所以草酸具有还原性。锰元素由MnO4-中的+7价降到Mn2+中的+2价，每个Mn降低5价，碳元素由H2C2O4中的+3价升高到CO2中的+4价，每个H2C2O4升高2价，根据化合价升高的总价数=化合价降低的总价数，MnO4-和Mn2+计量数均为2，H2C2O4的计量数为5，CO2计量数为10，再根据电荷守恒可知H+的计量数为6，最后根据氢元素守恒可知H2O的计量数为8。配平了的离子方程式为：2MnO4-+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O。

(3)根据题给装置和实验现象可知，本实验的目的是加热草酸使其分解，然后依次检验草酸分解的产物。B管中“CuSO4粉末变蓝”说明乙二酸分解产生了水蒸气，C瓶中“澄清石灰水变浑浊”说明草酸分解产生了CO2，D瓶NaOH溶液的作用是吸收混合气体中过量的CO2，E瓶浓硫酸吸收气体中的水蒸气，根据“F中CuO粉末由黑色变为红色”，可推知黑色的CuO被还原为紫红色的Cu，CuO被还原，说明分解产物中有还原性气体，从草酸组成元素看还原性气体只可能是CO，CuO将CO氧化为CO2，CO2使G瓶中澄清石灰水变浑浊，据此可知乙二酸分解的化学方程式为：H2C2O4CO2↑+CO↑+H2O。

(4)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)的摩尔质量为126g/mol，2.52g草酸晶体的物质的量==0.02mol，100mL0.2 mol/L的NaOH溶液中NaOH的物质的量=0.1L×0.2mol/L=0.02mol，n(H2C2O4):n(NaOH)=1:1，发生的反应是H2C2O4+NaOH=NaHC2O4+H2O充分反应后所得溶液是NaHC2O4溶液，HC2O4-既能电离HC2O4-H++C2O42-，又能水解HC2O4-+H2OH2C2O4+OH-，既然溶液显酸性，则可推知：HC2O4-电离程度大于其水解程度，导致溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液显酸性。

(5) 由(4)可知NaHC2O4溶液中HC2O4-电离程度大于其水解程度，且电离和水解都是微弱的，溶液中c(H+)>c(OH-)，所以溶液中各离子的浓度由大到小的顺序是：c(Na+)>c(HC2O4-)>c(H+)>c(C2O42-)>c(OH-) 。