Question

草酸（H₂C₂O₄）及草酸鹽是中學(xué)化學(xué)較為常見的物質(zhì)，為研究它們的某些相關(guān)化學(xué)性質(zhì)，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．小組成員在做草酸溶液與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，溶液褪色先慢后快．
（1）上述H₂C₂O₄溶液與酸性KMnO₄溶液反應(yīng)的離子方程為

 

；
（2）為了探究此反應(yīng)速率由小變大的原因，甲同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn)（表中“一”表示未加入該試劑）．

實(shí)驗(yàn) 編號(hào)	反應(yīng)溫度 （利用水浴加熱）	稀硫酸 溶液	MnSO4固體	0.10mol/L KMnO4溶液	褪色 時(shí)間
1	75℃	-	-	1mL	100s
2	75℃	10滴	-	1mL	40s
3	75℃	10滴	加入少許	1mL	3s

甲同學(xué)由此能夠得出結(jié)論：

 

．
Ⅱ．乙同學(xué)查資料得知“菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽”，決定用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一事實(shí)．進(jìn)一步查閱資料得知，草酸（H₂C₂O₄）是酸性強(qiáng)于醋酸的二元弱酸，對(duì)應(yīng)的鈣鹽（CaC₂O₄）不溶于醋酸，能溶于強(qiáng)酸．
他將菠菜研磨成汁、熱水浸泡、過(guò)濾得到溶液，調(diào)節(jié)溶液呈弱堿性，加入足量的CaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，過(guò)濾、洗滌沉淀備用，對(duì)生成的沉淀進(jìn)行探究．
（1）提出合理假設(shè)：
假設(shè)1：只存在CaCO₃；假設(shè)2：既存在CaCO₃，也存在CaC₂O₄；
假設(shè)3：

 

．
（2）基于假設(shè)2，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．請(qǐng)?zhí)顚懴卤砜瞻祝?br />限選實(shí)驗(yàn)試劑：1mol?L^-1 H₂SO₄、1mol?L^-1 HCl、0.1mol?L^-1 NaOH、1mol?L^-1 CaCl₂、0.01mol?L^-1 KMnO₄、澄清石灰水．

實(shí)驗(yàn)步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
步驟1：取少量沉淀于試管中，加入足量，將產(chǎn)生的氣體通入 ．	，說(shuō)明菠菜中含有碳酸鹽．
步驟2：向步驟1得到的溶液中滴加幾滴．	，說(shuō)明菠菜中含有草酸鹽．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：Ⅰ、（1）高錳酸鉀溶液具有氧化性能氧化草酸為二氧化碳，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式；
（2）分析圖表數(shù)據(jù)，隨著草酸溶液與高錳酸鉀溶液反應(yīng)的進(jìn)行，生成了Mn²⁺，Mn²⁺作為該反應(yīng)的催化劑，加入少許硫酸錳可加快化學(xué)反應(yīng)速率；
Ⅱ、（1）依據(jù)假設(shè)和成分分析判斷；
（2）利用鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w能使澄清石灰水變渾濁驗(yàn)證碳酸鈣的存在，加入的酸溶解生成的草酸和高錳酸鉀溶液反應(yīng)使溶液褪色來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證草酸鈣的存在；

解答： 解：I．（1）高錳酸鉀溶液具有氧化性能氧化草酸為二氧化碳，依據(jù)原子守恒和電荷守恒配平書寫離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）圖表中高錳酸鉀溶液加熱褪色時(shí)間較長(zhǎng)，加入稀硫酸褪色時(shí)間縮短說(shuō)明生成的錳離子對(duì)分解起了催化作用，加入少許硫酸錳速率增大較快，反應(yīng)需要的時(shí)間縮短，
故答案為：隨著草酸溶液與高錳酸鉀溶液反應(yīng)的進(jìn)行，生成了Mn²⁺，Mn²⁺作為該反應(yīng)的催化劑，可加快化學(xué)反應(yīng)速率；
II．（1）依據(jù)假設(shè)1、假設(shè)2可知假設(shè)3為只存在草酸鈣，故答案為：只存在CaC₂O₄；
（2）假設(shè)2：既存在CaCO₃，也存在CaC₂O₄，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)先檢驗(yàn)碳酸鈣的存在，再利用加入的酸溶解生成的草酸和高錳酸鉀溶液反應(yīng)使溶液褪色來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，取少量沉淀于試管中，加入足量1 mol?L^-1 HCl，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中，澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明菠菜中含有碳酸鹽，向步驟1得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄溶液紫紅色褪去，說(shuō)明菠菜中含有草酸鹽，
故答案為：

取少量沉淀于試管中，加入足量1 mol?L-1 HCl，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中	澄清石灰水變渾濁，說(shuō)明菠菜中含有碳酸鹽
向步驟1得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L-1 KMnO4	溶液紫紅色褪去，說(shuō)明菠菜中含有草酸鹽

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點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)分析判斷，定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和計(jì)算應(yīng)用，掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和物質(zhì)性質(zhì)是解題關(guān)鍵，題目難度較大．