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1 mL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)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
(3)將一定量的乙二酸放于試管中，按下圖所示裝置進行實驗(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粉末變紅。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_____________________________________。
(4)該小組同學將2.52 g草酸晶體(H₂C₂O₄·2H₂O)加入到100 mL 0.2 mol/L的NaOH溶液中充分反應，測得反應后溶液呈酸性，其原因是__________________。(用文字簡單表述)
(5)以上溶液中各離子的濃度由大到小的順序為：_____________________________；（用離子符號表示）

Answer 1

(1)HCO₃^– + H₂C₂O₄ = HC₂O₄^–+ CO₂↑+ H₂O(2分)
(2) 還原性(2分)   2  5  6  2  10  8（2分)
(3)  除去混合氣體中的CO₂(2分)  H₂C₂O₄H₂O+CO↑+CO₂↑  (2分)
(4)反應所得溶液為NaHC₂O₄溶液，由于HC₂O₄^–的電離程度比水解程度大，導致溶液中c(H⁺) > c(OH^–)，所以溶液呈酸性(2分)
(5)Na⁺>HC₂O₄^->H⁺> C₂O₄^2->OH^-(3分)

解析（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）①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Mn^2＋，故答案為：還原性；
②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^＋=2Mn^2＋+10CO₂↑+8H₂O，故答案為：2；5；6；2；10；8；
（3）①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；
②根據題意知草酸分解生成一氧化碳、二氧化碳和水，反應方程式為H₂C₂O₄. H₂O+CO↑+CO₂↑
故答案為H₂C₂O₄. H₂O+CO↑+CO₂↑
（4）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，而溶液中還存在著水的電離，故H^＋＞C₂O₄^2－，由于離子的電離程度較小，則有HC₂O₄^－＞H^＋，故正確順序為Na^＋＞HC₂O₄^－＞H^＋＞C₂O₄^2－＞OH^－，
故答案為：反應所得溶液為NaHC₂O₄溶液，由于HC₂O₄^－的電離程度比水解程度大，導致溶液中c（H^＋）＞c（OH^－），所以溶液呈酸性；Na^＋＞HC₂O₄^－＞H^＋＞C₂O₄^2－＞OH^－．