Question

7．已知：乙二酸俗稱草酸（結構簡式為HOOC-COOH，可簡寫為H₂C₂O₄）．25℃時，草酸的電離平衡常數(shù)為K₁=5.0×10^-2，K₂=5.4×10^-5；碳酸（H₂CO₃）的電離平衡常數(shù)為K₁=4.5×10^-7，K₂=4.7×10^-11．草酸鈣的Ksp=4.0×10^-8，碳酸鈣的Ksp=2.5×10^-9．回答下列問題：
（1）寫出水溶液中草酸的電離方程式H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺；．
（2）相同條件下物質的量濃度都為0.1mol/L的Na₂C₂O₄溶液的pH比Na₂CO₃溶液的pH小  （填“大”、“小”或“相等”）．
（3）常溫下將0.4mol/L的KOH溶液20mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL混合，則混合后溶液中陰離子濃度的大小順序為c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）．
（4）實驗室常用酸性高錳鉀溶液滴定草酸來測定草酸溶液的濃度．高錳酸鉀溶液常用稀硫酸（填“稀硫酸”、“稀硝酸”、“稀鹽酸”）酸化，已知酸性高錳酸鉀和草酸反應的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，紫色消失，其反應的離子方程式為6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（5）草酸鈣結石是五種腎結石里最為常見的一種．患草酸鈣結石的病人多飲白開水有利于結石的消融．請用必要的化學原理和簡要的文字說明其原因CaC₂O₄（s）?C₂O₄^2-（aq）+Ca²⁺（aq）；多飲水使平衡向溶解方向移動，從而加速結石消融．
（6）往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，發(fā)生反應的離子方程式為2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-．
（7）25℃時，向20mL碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入c mol/L的草酸鉀溶液20mL后，有草酸鈣沉淀生成，則c的最小值為3.2×10^-3．

Answer 1

分析 （1）草酸是二元弱酸，分步電離；
（2）相同條件下，酸的電離平衡常數(shù)越大，其電離程度越大，則酸根離子的水解程度越大，溶液的堿性越強；
（3）常溫下，0.4mol/L的KOH溶液20mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL恰好反應生成草酸鈉，草酸根離子易水解而使其溶液呈堿性，但第一步水解大于第二步；
（4）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化強還原性的物質；
酸性高錳酸鉀和草酸發(fā)生氧化還原反應生成錳離子、二氧化碳和水；
（5）草酸鈣在水溶液里存在電離平衡，加水促進平衡向溶解的方向移動；
（6）根據(jù)電離平衡常數(shù)可知：H₂C₂O₄＞H₂CO₃＞HCO₃^-，故往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，能反應生成HCO₃^-和C₂O₄^2-；
（7）依據(jù)碳酸鈣溶度積常數(shù)計算鈣離子濃度，等體積混合后鈣離子和草酸根離子濃度減少一半，根據(jù)草酸鈣的溶度積常數(shù)計算得到醋酸根離子的最小濃度．

解答 解：（1）草酸是二元弱酸，在水溶液里存在兩步電離，第一步電離程度大于第二步，其電離方程式分別為：H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺，故答案為：H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺；
（2）草酸的第二步電離平衡常數(shù)大于碳酸的第二步電離平衡常數(shù)，電離平衡常數(shù)越小，其酸根離子的水解程度越大，所以碳酸根離子的水解程度大于草酸根離子，導致草酸鈉的pH小于碳酸鈉，
故答案為：��；
（3）常溫下，0.4mol/L的KOH溶液20mL與0.2mol/L的草酸溶液20mL恰好反應生成草酸鈉，醋酸根離子易水解而使其溶液呈堿性，但第一步水解大于第二步，兩步水解都生成氫氧根離子，所以溶液中陰離子濃度大小順序是
c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-），
故答案為：c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）；
（4）由于利用高錳酸鉀溶液進行滴定來測量亞鐵離子的含量，加入的酸不能具有氧化性，所以不可以用硝酸；鹽酸中的氯離子具有還原性，能夠被高錳酸鉀氧化，對測定結果產(chǎn)生影響，所以不可以用鹽酸；
故實驗中所用的KMO₄溶液要進行酸化，用于酸化的酸是：稀硫酸，
酸性高錳酸鉀和草酸反應生成錳離子、二氧化碳和水，離子反應方程式為：6H⁺+2 MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：稀硫酸；6H⁺+2 MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（5）草酸鈣在水溶液里存在電離平衡，向溶液中加水時，溶液中草酸根離子和鈣離子濃度都減小，導致平衡向正反應方向移動，從而加速結石消融，
故答案為：CaC₂O₄（s）?C₂O₄^2-（aq）+Ca²⁺（aq）；多飲水使平衡向溶解方向移動，從而加速結石消融；
（6）根據(jù)電離平衡常數(shù)可知：H₂C₂O₄＞H₂CO₃＞HCO₃^-，故往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，反應生成HCO₃^-和C₂O₄^2-，故離子方程式為：2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-，故答案為：2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-；
（7）25℃時，向20mL碳酸鈣的飽和溶液中逐滴加入c mol/L的草酸鉀溶液20mL后，有草酸鈣沉淀生成；
碳酸鈣的K_sp=2.5×10^-9=c（Ca²⁺）c（CO₃^2-），飽和溶液中鈣離子濃度c（Ca²⁺）=5×10^-5mol/L，等體積混合后溶液中c（Ca²⁺）=2.5×10^-5mol/L，草酸鈣的K_sp=4.0×10^-8 =c（Ca²⁺）c（C₂O₄^2-）=2.5×10^-5mol/L×$\frac{c}{2}$mol/L，
c=$\frac{4×1{0}^{-8}×2}{2.5×1{0}^{-5}}$=3.2×10^-3，
故答案為：3.2×10^-3．

點評 本題考查了弱電解質的電離、難溶物的溶解平衡，明確弱電解質電離特點及溶度積常數(shù)的運用是解本題關鍵，難度中等．