Question

某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組查閱資料了解到以下內(nèi)容：乙二酸（HOOC-COOH，可簡(jiǎn)寫為H₂C₂O₄）俗稱草酸，易溶于水，屬于二元中強(qiáng)酸（為弱電解質(zhì)），且酸性強(qiáng)于碳酸，其熔點(diǎn)為101.5℃，在157℃升華．為探究草酸的部分化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）向盛有1mL飽和NaHCO₃溶液的試管中加入足量乙二酸溶液，觀察到有無色氣泡產(chǎn)生．該反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（2）該小組同學(xué)將2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄?2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)后溶液呈酸性（忽略溶液體積變化）．則下列關(guān)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-）
（3）向盛有乙二酸飽和溶液的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，發(fā)現(xiàn)其溶液的紫紅色褪去，說明乙二酸具有

 

（填“氧化性”、“還原性”或“酸性”），請(qǐng)配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

 MnO₄^-+

 

 H₂C₂O₄+

 

 H⁺=

 

 Mn²⁺+

 

 CO₂↑+

 

 H₂O
（4）將一定量的乙二酸放于試管中，按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（注：忽略草酸的升華，且夾持裝置未標(biāo)出）：

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：裝置C、G中澄清石灰水變渾濁，B中CuSO₄粉末變藍(lán)，F(xiàn)中CuO粉末有黑色變?yōu)榧t色．據(jù)此回答：
上述裝置中，D的作用是

 

．乙二酸分解的化學(xué)方程式為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),羧酸簡(jiǎn)介

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）由于題中強(qiáng)調(diào)足量的草酸，故反應(yīng)后草酸轉(zhuǎn)化為HC₂O₄^-，若寫成C₂O₄^2-是錯(cuò)誤的；
（2）兩者正好1：1反應(yīng)生成NaHC₂O₄，溶液顯酸性說明HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度，結(jié)合守恒關(guān)系可得離子濃度間的大小關(guān)系；
（3）中顯然說明草酸具有還原性，把MnO₄^-還原為Mn²⁺，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒配平反應(yīng)方程式；
（4）檢驗(yàn)二氧化碳可以用石灰水，除去二氧化碳可以用氫氧化鈉溶液；乙二酸分解的化學(xué)方程式為H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物質(zhì)的性質(zhì)可推測(cè)B中CuSO₄固體檢驗(yàn)草酸分解產(chǎn)物中的水，C裝置檢驗(yàn)草酸分解產(chǎn)物中的CO₂，D裝置的目的是為了除盡CO₂，防止影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷，E裝置用來干燥氣體，F(xiàn)、G裝置用來判斷草酸分解產(chǎn)物中有無CO生成．

解答： 解：（1）題中強(qiáng)調(diào)足量的草酸，故反應(yīng)后草酸轉(zhuǎn)化為HC₂O₄^-，且酸性強(qiáng)于碳酸，
反應(yīng)的離子方程式為HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O，故答案為：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；
（2）該小組同學(xué)將2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄?2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反應(yīng)，兩者正好1：1反應(yīng)生成NaHC₂O₄；
A．電荷不守恒，正確的應(yīng)為：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A錯(cuò)誤；
B．物料不守恒，正確的應(yīng)為：c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol?L^-1，故B錯(cuò)誤；
C．溶液顯酸性說明HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度（程度都較�。�，則有c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）故C正確；
D．根據(jù)物料守恒可知c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正確；
故選CD；
（3）向盛有乙二酸飽和溶液的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，發(fā)現(xiàn)其溶液的紫紅色褪去，說明具有氧化性的高錳酸鉀被還原，說明草酸具有還原性，把MnO₄^-還原為Mn²⁺；反應(yīng)中根據(jù)氧化劑得失電子守恒可知氧化劑和還原劑物質(zhì)的量之間的關(guān)系為：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，在根據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒可寫出反應(yīng)方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，故答案為：還原性；2；5；6；2；10；8；
（4）檢驗(yàn)二氧化碳可以用C裝置中的澄清石灰水，除去二氧化碳可以用D中的氫氧化鈉溶液，根據(jù)題意知乙二酸分解的化學(xué)方程式為H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物質(zhì)的性質(zhì)可推測(cè)B中CuSO₄固體檢驗(yàn)草酸分解產(chǎn)物中的水，C裝置檢驗(yàn)草酸分解產(chǎn)物中的CO₂，D裝置的目的是為了除盡CO₂，防止影響后續(xù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的判斷，E裝置用來干燥氣體，F(xiàn)、G裝置用來判斷草酸分解產(chǎn)物中有無CO生成，故答案為：除去混合氣體中的CO₂； H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑

點(diǎn)評(píng)：本題考查已二酸的分解以及溶液離子濃度的大小比較，題目較為綜合且具有一定難度，做題時(shí)注意抓住反應(yīng)的現(xiàn)象，以此推斷物質(zhì)可能具有的性質(zhì)．