Question

15．以下是某學習小組對乙二酸的某些性質進行研究性學習的過程：
【研究課題】探究乙二酸的某些性質
【查閱資料】乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，草酸晶體的化學式為H₂C₂O₄•2H₂O；草酸在100℃時開始升華，157℃時大量升華，并開始分解；草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體；草酸鈣不溶于水，草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁．
【提出猜想】
猜想一：乙二酸具有不穩定性
根據草酸晶體的組成，該小組同學猜想其受熱分解產物為CO、CO₂和H₂O． 設計方案：
（1）請用下列裝置組成一套探究 并驗證其產物的實驗裝置（草酸晶體分解裝置略，連接導管略去）

①裝置的連接順序為：A→C→D→E→B→D    
②實驗時，在點燃B處酒精燈之前，應進行的操作是收集D處氣體，檢驗CO氣體的純度．裝置中堿石灰的作用是除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度．  檢驗產物中有CO的實驗現象 是黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁．
③整套裝置存在不合理之處為沒有一氧化碳尾氣處理裝置．
猜想二：乙二酸具有弱酸性     設計方案：
（2）該小組同學為驗證草酸具有弱酸性設計了下列實驗，其中能達到實驗目的是BC（填字母）．
A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
B．測定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH  　　
C．測定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH
D．將草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
猜想三：乙二酸具有還原性      
設計方案：
（3）該小組同學向酸化的KMnO₄溶液中滴入過量的草酸溶液，發現酸性KMnO₄溶液褪色并產生一種氣體，從而判斷草酸具有較強的還原性．該反應的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）①猜想其產物為CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃時開始升華，157℃時大量升華，并開始分解．草酸鈣不溶于水、草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁、草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體，分析可知先冷凝揮發出的草酸，再檢驗水蒸氣的生成，檢驗二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通過灼熱的氧化銅檢驗一氧化碳氣體的存在，利用反應后生成的二氧化碳通入澄清石灰水變渾濁證明一氧化碳的存在；
②CO為可燃性氣體，加熱之前必須驗純，堿石灰可以吸收草酸分解產生的二氧化碳和水，進而提高CO的濃度，檢驗產物中CO的實驗現象是C中黑色氧化銅變紅色，生成了澄清石灰水變渾濁的氣體；
③一氧化碳有毒，會污染空氣，需要吸收處理裝置；
（2）證明草酸具有弱酸性，需要證明草酸在溶液中部分電離，存在電離平衡；
（3）依據氧化還原反應元素化合價變化和電子守恒、原子守恒配平得到反應的離子方程式．

解答 解：（1）①分解產物為CO、CO₂和H₂O，檢驗時應該先用無水硫酸銅檢驗水蒸氣，然后用澄清石灰水檢驗二氧化碳，最后用加熱的CuO和澄清石灰水檢驗CO，所以儀器的連接順序為：A→C→D→E→B→D，
故答案為：C；E；
②CO為可燃性氣體，所以在點燃B處酒精燈之前必須驗純，收集D處氣體，檢驗CO氣體的純度，堿石灰可以吸收草酸分解產生的二氧化碳和水，進而提高CO的濃度，裝置中堿石灰的作用是：除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度，當裝置B中黑色固體變成紅色，且裝置D澄清石灰水變渾濁，則證明混合氣體中含有CO，
故答案為：收集D處氣體，檢驗CO氣體的純度；除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度；黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁；
③一氧化碳有毒污染空氣，需要吸收處理裝置，一氧化碳尾氣的處理方法為點燃，操作時將氣體通到酒精燈火焰上燃燒，
故答案為：沒有一氧化碳尾氣處理裝置；
（2）A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，只能說明酸堿反應，不能說明草酸是弱酸，故A錯誤；
B．草酸和硫酸都是二元酸，測定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH，若不同PH大的為草酸證明存在電離平衡，故B正確；
C．測定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH，若顯堿性，證明草酸根離子水解，證明草酸是弱酸，故C正確；
D．將草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，只能說明草酸酸性大于碳酸，但不能證明草酸是弱酸，故D錯誤；
故選BC，
故答案為：BC；
（3）根據氧化還原反應方程式的配平原則：錳元素化合價+7價變化為+2價，電子轉移5，草酸中碳元素化合價+3價變化為+4價，得失電子守恒、質量守恒和電荷守恒配平該反應的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．

點評 本題考查了性質實驗方案設計的方法，涉及化學實驗、氧化還原反應、離子反應及電解質溶液中粒子行為和化學計算相關知識，題目難度中等，注意掌握探究物質性質實驗方案設計的方法，明確物質性質及實驗操作方法為解答關鍵，試題有利于提高學生的分析、理解能力及化學實驗能力．