Question

17．Ⅰ．查閱資料，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．
（1）已知高錳酸鉀能氧化草酸．反應(yīng)如下（部分產(chǎn)物和生成物未寫）：MnO₄^-+H₂C₂O₄Mn²⁺+CO₂↑．若把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成一原電池，則正極的電極反應(yīng)式為MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O
（2）某同學(xué)將2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）加入到100mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液中充分反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)后溶液呈酸性，則其中含碳元素的粒子中物質(zhì)的量濃度最小的微�；瘜W(xué)式為H₂C₂O₄．
Ⅱ．某化學(xué)興趣小組在一次實(shí)驗(yàn)探究中發(fā)現(xiàn)，向草酸溶液中逐滴加入酸性高錳酸鉀溶液時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)速率變化如圖所示，小組成員探究t₁～t₂時(shí)間內(nèi)速率變快的主要原因，為此“異常”現(xiàn)象展開討論，猜想造成這種現(xiàn)象的最可能原因有兩種．
猜想Ⅰ：此反應(yīng)過程放熱，溫度升高，反應(yīng)速率加快；
猜想Ⅱ：…．
（3）猜想Ⅱ可能是：生成的Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)有催化作用，加快反應(yīng)速率
（4）基于猜想Ⅱ成立，設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完成以下實(shí)驗(yàn)記錄表內(nèi)容．

	試管A	試管B
加入試劑	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、 1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4， 少量硫酸錳固體（填物質(zhì)名稱）
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（褪色時(shí)間）	褪色時(shí)間10min	褪色時(shí)間＜10min （選填“＜”“＞”或“=”）
結(jié)論	猜想Ⅱ正確

Ⅲ．為了測(cè)定含有H₂C₂O₄•2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的試樣中各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①稱取6.0g試樣，加水溶解，配成250mL試樣溶液．
②用酸式滴定管量取25.00mL試樣溶液放入錐形瓶中，并加入2～3滴酚酞試液，用0.2500mol/LNaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL．
③再取25.00mL試樣溶液放入另一錐形瓶中，用0.1000mol/L的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00mL．
回答下列問題：
（5）步驟③中判斷滴定終點(diǎn)的方法是溶液由無色變?yōu)闇\紅色（或紫色、紫紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色．
（6）步驟②中量取試樣溶液時(shí)，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤(rùn)洗，則測(cè)得H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（7）原6.0g試樣中H₂C₂O₄•2H₂O的物質(zhì)的量為0.03mol．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，而由反應(yīng)MnO₄^-+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂↑可知，高錳酸根離子中錳元素的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，由此分析解答；
（2）n（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{2，52g}{126g/mol}$=0.02mol，n（NaOH）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，二者恰好完全反應(yīng)生成草酸氫鈉，混合后溶液呈酸性，說明草酸氫根離子電離程度大于水解程度，結(jié)合電荷守恒判斷離子濃度大�。�
Ⅱ．（3）猜想II是認(rèn)為生成的Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，故應(yīng)補(bǔ)充MnSO₄，通過測(cè)量溶液褪色的時(shí)間來驗(yàn)證猜想；
（4）要通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜想Ⅱ，則實(shí)驗(yàn)B和實(shí)驗(yàn)A的加入試劑除了MnSO₄固體不同，其他均應(yīng)相同，據(jù)此分析；
Ⅲ．（5）原溶液無色，KMnO₄為紫紅色，當(dāng)溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應(yīng)完全時(shí)，溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
（6）步驟②中量取試樣溶液時(shí)，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液氫氧化鈉的體積增大，測(cè)定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減��；
（7）令H₂C₂O₄、KHC₂O₄的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)①②中計(jì)算結(jié)果列方程計(jì)算，進(jìn)而計(jì)算原樣品中各自質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，而由反應(yīng)MnO₄^-+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂↑可知，高錳酸根離子中錳元素的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極電極反應(yīng)式為：MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O；
（2）n（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{2，52g}{126g/mol}$=0.02mol，n（NaOH）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，二者恰好完全反應(yīng)生成草酸氫鈉，混合后溶液呈酸性，說明草酸氫根離子電離程度大于水解程度，水電離生成氫離子，結(jié)合電荷守恒判斷離子濃度大小為Na⁺＞HC₂O₄^-＞H⁺＞C₂O₄^-＞H₂C₂O₄＞OH^-，
故答案為：H₂C₂O₄．
Ⅱ．（3）根據(jù)反應(yīng)速率的影響因素知，可能是反應(yīng)生成的Mn²⁺起了催化作用，從而使反應(yīng)速率加快；
故答案為：生成的Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，加快了反應(yīng)速率；
（4）猜想Ⅱ成立，即Mn²⁺在反應(yīng)中起到催化劑的作用，從而加快了反應(yīng)速率，所以和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要進(jìn)行一組對(duì)比實(shí)驗(yàn)，一支試管A中僅僅2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，另外一支試管B中加入2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，少量MnSO₄（s），根據(jù)溶液褪色的快慢來判斷Mn²⁺在反應(yīng)中是否起到催化劑的作用，若猜想Ⅱ成立，褪色時(shí)間小于10min，
故答案為：硫酸錳；＜；
Ⅲ．（5）原溶液無色，而KMnO₄為紫紅色，所以當(dāng)溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應(yīng)完全時(shí)，滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變，
故答案為：溶液由無色變?yōu)闇\紅色（或紫色、紫紅色），且半分鐘內(nèi)不褪色；
（6）步驟②中量取試樣溶液時(shí)，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤(rùn)洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液氫氧化鈉的體積增大，測(cè)定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減小，
故答案為：偏小；
（7）由于實(shí)驗(yàn)時(shí)所取溶液均為配置時(shí)的$\frac{1}{10}$，所以①、②中計(jì)算的數(shù)據(jù)均為配置溶液中溶質(zhì)的$\frac{1}{10}$，由①得：2n（H₂C₂O₄•2H₂O）+n（KHC₂O₄）=0.05mol，由②得：n（H₂C₂O4•2H₂O）+n（KHC₂O₄）=0.04mol，由上述兩個(gè)方程式得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=0.01mol，n（KHC₂O₄）=0.03mol，
故答案為：0.03mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池的反應(yīng)原理和微粒濃度大小的比較、外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響、明確要驗(yàn)證一個(gè)因素的改變對(duì)反應(yīng)速率的影響，則必須保持其他影響因素一致、氧化還原反應(yīng)的計(jì)算及中和滴定的物質(zhì)的量的計(jì)算，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．