Question

某校化學研究性學習小組查閱資料了解到以下內容：乙二酸（HOOC-COOH，可簡寫為H₂C₂O₄）俗稱草酸，易溶于水，屬于二元中強酸（為弱電解質），且酸性強于碳酸，其熔點為101.5℃，在157℃升華．為探究草酸的部分化學性質，進行了如下實驗：
（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生．該反應的離子方程式為

 

．
（2）該小組同學將2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄?2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反應，測得反應后溶液呈酸性（忽略溶液體積變化）．則下列關系合理的是

 

．
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，發現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”），請配平該反應的離子方程式：

 

 MnO₄^-+

 

 H₂C₂O₄+

 

 H⁺=

 

 Mn²⁺+

 

 CO₂↑+

 

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

實驗發現：裝置C、G中澄清石灰水變渾濁，B中CuSO₄粉末變藍，F中CuO粉末有黑色變為紅色．據此回答：
上述裝置中，D的作用是

 

．乙二酸分解的化學方程式為

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,羧酸簡介

專題：實驗探究和數據處理題

分析：（1）由于題中強調足量的草酸，故反應后草酸轉化為HC₂O₄^-，若寫成C₂O₄^2-是錯誤的；
（2）兩者正好1：1反應生成NaHC₂O₄，溶液顯酸性說明HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度，結合守恒關系可得離子濃度間的大小關系；
（3）中顯然說明草酸具有還原性，把MnO₄^-還原為Mn²⁺，根據氧化還原反應得失電子守恒配平反應方程式；
（4）檢驗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；乙二酸分解的化學方程式為H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物質的性質可推測B中CuSO₄固體檢驗草酸分解產物中的水，C裝置檢驗草酸分解產物中的CO₂，D裝置的目的是為了除盡CO₂，防止影響后續實驗現象的判斷，E裝置用來干燥氣體，F、G裝置用來判斷草酸分解產物中有無CO生成．

解答： 解：（1）題中強調足量的草酸，故反應后草酸轉化為HC₂O₄^-，且酸性強于碳酸，
反應的離子方程式為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，兩者正好1：1反應生成NaHC₂O₄；
A．電荷不守恒，正確的應為：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A錯誤；
B．物料不守恒，正確的應為：c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol?L^-1，故B錯誤；
C．溶液顯酸性說明HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度（程度都較小），則有c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）故C正確；
D．根據物料守恒可知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，發現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⁺；反應中根據氧化劑得失電子守恒可知氧化劑和還原劑物質的量之間的關系為：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，在根據電荷守恒和質量守恒可寫出反應方程式為：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，根據題意知乙二酸分解的化學方程式為H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物質的性質可推測B中CuSO₄固體檢驗草酸分解產物中的水，C裝置檢驗草酸分解產物中的CO₂，D裝置的目的是為了除盡CO₂，防止影響后續實驗現象的判斷，E裝置用來干燥氣體，F、G裝置用來判斷草酸分解產物中有無CO生成，故答案為：除去混合氣體中的CO₂； H₂C₂O₄

△   .

H₂O+CO↑+CO₂↑

點評：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，做題時注意抓住反應的現象，以此推斷物質可能具有的性質．