Question

11．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．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，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CD．
A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（H₂C₂O₄^-）+c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）
B．c（H₂C₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol/L
C．c（H₂C₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）
D．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（H₂C₂O₄^-）+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，有氣泡產生，說明乙二酸具有還原性（填“還原性”、“氧化性”或“酸性”），請寫出該反應的離子方程式：5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（4）乙二醇與乙二酸類似，每個碳上連一個羥基．現以乙烯為原料（其他無機試劑任選），寫出由乙烯合成乙二醇的化學方程式．

Answer 1

分析 （1）草酸的酸性比碳酸強，故草酸與碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，由于草酸足量，故生成NaHC₂O₄；
（2）2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）的物質的量為$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，NaOH的物質的量為0.1L×0.2mol/L=0.02mol，二者正好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；A．根據電荷守恒判斷；
B．根據物料守恒可知，溶液中草酸、醋酸根、草酸氫根的總濃度為0.2mol/L；
C．HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度；
D．根據Na元素與C元素比例關系（物料守恒）判斷；
（3）草酸被氧化為二氧化碳，把MnO₄^-還原為Mn²⁺，說明草酸具有還原性；
（4）乙烯與氯氣發生加成反應生成ClCH₂CH₂Cl，再在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發生水解反應得到HOCH₂CH₂OH．

解答 解：（1）草酸的酸性比碳酸強，故草酸與碳酸氫鈉反應生成二氧化碳，由于草酸足量，故還生成NaHC₂O₄，反應離子方程式為：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O，
故答案為：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；
（2）2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）的物質的量為$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，NaOH的物質的量為0.1L×0.2mol/L=0.02mol，二者正好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．
A．根據電荷守恒：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A錯誤；
B．反應后的溶液為0.2mol/L NaHC₂O₄溶液，由物料守恒可知，溶液中c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄）═0.2mol/L，故B錯誤；
C．HC₂O₄^-的電離程度大于其水解程度，且電離程度不大，則溶液中c（HCO₄^-）＞c（ C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），故C正確；
D．反應后的溶液為0.2mol/L NaHC₂O₄溶液，由鈉元素與碳元素關系，可知溶液中c（Na⁺）═c（H₂C₂O₄）+c（ HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正確，
故選：CD；
（3）草酸被氧化為二氧化碳，把MnO₄^-還原為Mn²⁺，說明草酸具有還原性，反應離子方程式為：5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：還原性；5H₂C₂O₄+6H⁺+2MO₄^-═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（4）乙烯與氯氣發生加成反應生成ClCH₂CH₂Cl，再在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發生水解反應得到HOCH₂CH₂OH，反應方程式為：CH₂=CH₂+Cl₂→ClCH₂CH₂Cl、ClCH₂CH₂Cl+2NaOH$→_{△}^{水}$HOCH₂CH₂OH+2NaCl，
故答案為：CH₂=CH₂+Cl₂→ClCH₂CH₂Cl、ClCH₂CH₂Cl+2NaOH$→_{△}^{水}$HOCH₂CH₂OH+2NaCl．

點評 本題比較綜合，涉及離子方程式書寫、微粒濃度比較、弱電解質的電離、氧化還原反應、有機物的合成等，屬于拼合型題目，（1）為易錯點，學生容易忽略草酸過量問題，難度中等．