Question

5．《化學(xué)反應(yīng)原理》一書中，我們學(xué)習(xí)了兩個(gè)重要的定量實(shí)驗(yàn)．請回答下列問題：
Ⅰ、某化學(xué)興趣小組要完成中和熱的測定．
（1）實(shí)驗(yàn)桌上備有燒杯（大、小兩個(gè)燒杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、膠頭滴管、環(huán)形玻璃棒、5mol?L^-1 鹽酸、0.55mol?L^-1NaOH溶液，尚缺少的實(shí)驗(yàn)玻璃用品是量筒、溫度計(jì)．
（2）實(shí)驗(yàn)中能否用環(huán)形銅絲攪拌棒代替環(huán)形玻璃攪拌棒？否（填“能”或“否”），其原因是金屬易導(dǎo)熱，熱量散失導(dǎo)致誤差大．
（3）他們記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：

實(shí) 驗(yàn) 試劑如下：				溶 液 溫 度		中和熱△H
				t1	t2
①	50mL0.55mol．L-1NaOH	50mL.0.5mol．L-1HCl	20℃		23.3℃
②	50mL0.55mol．L-1NaOH	50mL.0.5mol．L-1HCl	20℃		23.5℃

已知：Q（放）=C m（t₂-t₁），反應(yīng)后溶液的比熱容C為4.18KJ?℃^-1?Kg^-1，m指溶液的質(zhì)量，各物質(zhì)的密度均為1g?cm^-3．
①計(jì)算分析△H=-56.8KJ/mol．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
②根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出NaOH溶液與HCl溶液反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8KJ/mol．
Ⅱ、為了測定含有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/L NaOH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：
（1）已知：0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH約為3，其中含碳元素的粒子濃度由大到小的順序?yàn)閏（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）．
（2）完成并配平下列離子方程式
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．
（3）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洗，則測得的H₂C₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（4）步驟③中判斷滴定終點(diǎn)的方法是滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變．
（5）常溫下0.01mol/L的H₂C₂O₄、KHC₂O₄、K₂C₂O₄溶液的pH如表所示：

	H2C2O4	KHC2O4	K2C2O4
pH	2.1	3.1	8.1

（i）寫出H₂C₂O₄的電離方程式H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄-?H⁺+C₂O₄^2-．
（ii）KHC₂O₄溶液顯酸性的原因是 （請用方程式并結(jié)合必要的文字回答該小題）HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，但其電離程度大于水解程．
（iii）向0.1mol/L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時(shí)溶液里各粒子濃度關(guān)系正確的是ad．
a．c（K⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2- ）       b．c（Na⁺）═c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）
c．c（K⁺）+c（Na⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2- ）          d．c（K⁺）＞c（Na⁺）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根據(jù)中和熱測定的實(shí)驗(yàn)步驟選用需要的儀器，然后判斷還缺少的儀器；
（2）金屬導(dǎo)熱快，熱量損失多；
（3）①先求出2次反應(yīng)的溫度差的平均值，根據(jù)公式Q=cm△T來求出生成0.025mol的水放出熱量，最后根據(jù)中和熱的概念求出中和熱；
②根據(jù)中和熱的概念以及熱化學(xué)方程式的書寫方法解答；
Ⅱ．（1）0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH約為3，溶液顯酸性，草酸根離子電離大于水解；
（2）化合價(jià)有變化的是碳元素和錳元素，根據(jù)化合價(jià)變化配平；
（3）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洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液氫氧化鈉的體積增大，測定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減��；
（4）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；
（5）（i）常溫下0.01mol/L的H₂C₂O₄pH為2.1，KHC₂O₄的pH為3.1，說明草酸是二元弱酸；
（ii）HC₂O₄^-既能夠電離也能夠水解，KHC₂O₄溶液顯酸性，說明HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度；
（iii）a．根據(jù)物料守恒判斷；
b．根據(jù)物料守恒、電荷守恒判斷；
c．根據(jù)電荷守恒判斷；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時(shí)溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些．

解答 解：Ⅰ．（1）中和熱的測定過程中，需要用量筒量取酸溶液、堿溶液的體積，需要使用溫度計(jì)測量溫度，所以還缺少溫度計(jì)和量筒，
故答案為：量筒、溫度計(jì)；
（2）不能將環(huán)形玻璃攪拌棒改為銅絲攪拌棒，因?yàn)殂~絲攪拌棒是熱的良導(dǎo)體，金屬易導(dǎo)熱，熱量散失導(dǎo)致誤差大，
故答案為：否；金屬易導(dǎo)熱，熱量散失導(dǎo)致誤差大；
（3）①第1次反應(yīng)前后溫度差為：3.3℃，第2次反應(yīng)前后溫度差為：3.5℃，平均溫度差為3.4℃，
50mL0.55mol•L^-1NaOH與50mL0.5mol•L^-1HCl混合，氫氧化鈉過量，反應(yīng)生成了0.025mol水，50mL0.5mol•L^-1 鹽酸、0.55mol•L^-1NaOH溶液的質(zhì)量和為：m=100mL×1g/mL=100g，c=4.18J/（g•℃），代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出熱量Q=4.18J/（g•℃）×100g×3.4℃=1.4212kJ，即生成0.025mol的水放出熱量1.4212kJ，所以生成1mol的水放出熱量為1.4212÷0.025=56.8kJ，即該實(shí)驗(yàn)測得的中和熱△H=-56.8kJ•mol^-1，
故答案為：-56.8kJ•mol^-1；
②稀鹽酸和NaOH稀溶液反應(yīng)生成1mol水放熱56.8KJ，該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8kJ•mol^-1，
故答案為：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8kJ•mol^-1；
Ⅱ．（1）0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH約為3，溶液顯酸性，草酸根離子電離大于水解，含碳元素粒子濃度由大到小的順序?yàn)椋篶（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），故答案為：c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）；
（2）化合價(jià)C：+3→+4，改變量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改變量（7-2）×1=5，根據(jù)化合價(jià)升降總數(shù)相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根據(jù)C和Mn原子守恒，分別在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根據(jù)電荷守恒，在H⁺前配16，最后根據(jù)離子方程式兩邊的H個(gè)數(shù)相等，結(jié)合原子守恒，缺少項(xiàng)是水，水前面配8，經(jīng)檢驗(yàn)離子方程式兩邊的氧原子相等，得到離子方程式為：5C₂O₄²⁺+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O；
故答案為：5；2；16；10；2；8H₂O；
（3）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洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)溶液氫氧化鈉的體積增大，測定KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減��；
故答案為：偏��；
（4）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：滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
（5）（i）二元弱酸分步電離，草酸電離方程式為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-；HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（ii）HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，HC₂O₄^-既能夠電離也能夠水解，KHC₂O₄溶液顯酸性，說明HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度，
故答案為：HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，但其電離程度大于水解程；
（iii）a．碳元素在溶液中存在形式有：HC₂O₄^-、H₂C₂O₄、C₂O₄^2-，根據(jù)物料守恒有c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-），故a正確；
b．由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）、c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）可知，c（Na⁺）=c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故b錯(cuò)誤；
c．根據(jù)電荷守恒有：c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-），溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-），故c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-），故c錯(cuò)誤；
d．若恰好反應(yīng)，c（K⁺）=c（Na⁺），此時(shí)溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質(zhì)的量略少些，故c（K⁺）＞c（Na⁺），故d正確；
故答案為：ad．

點(diǎn)評 本題考查中和熱的測定，題目難度不大，注意熱量計(jì)算公式的應(yīng)用中c=4.18J/（g•℃），要注意熱量單位的換算；通過草酸考查了多元弱酸的電離方程式書寫、電解質(zhì)溶液中的電荷守恒和物料守恒、草酸的還原性，題目難度較大．