Question

10．乙二酸俗稱草酸是一種二元弱酸（結構簡式為HOOC-COOH，可簡寫為H₂C₂O₄），它是一種重要的化工原料．（常溫下0.01mol/L的H₂C₂O₄、KHC₂O₄、K₂C₂O₄溶液的pH如下表所示）填空：

	H2C2O4	KHC2O4	K2C2O4
pH	2.1	3.1	8.1

（1）寫出H₂C₂O₄的電離方程式H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-
（2）KHC₂O₄溶液顯酸性的原因是HC₂O₄-的電離程度大于水解程度向0.1mol/L的草酸氫鉀溶液里滴加NaOH溶液至中性，此時溶液里各粒子濃度關系正確的是AD
A．c（K⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）          B．c（Na⁺）═c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）
C．c（K⁺）+c（Na⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）          D．c（K⁺）＞c（Na⁺）
（3）H₂C₂O₄與酸性高錳酸鉀溶液反應，現象是有氣泡（CO₂）產生，紫色消失．寫出反應的離子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O又知該反應開始時速率較慢，隨后大大加快，可能的原因是生成的Mn²⁺對該反應具有催化作用
（4）某同學設計實驗如圖所示：兩個燒杯中的試管都分別盛有2ml0.1mol/LH₂C₂O₄溶液和4mL 0.1mol/L 酸性KMnO₄溶液，分別混合并振蕩，記錄溶液褪色所需時間．該實驗目的是研究溫度對反應速率的影響，但該實驗始終沒有看到溶液褪色，推測原因KMnO₄溶液過量．

Answer 1

分析 （1）常溫下0.01mol/L的H₂C₂O₄pH為2.1，KHC₂O₄，的pH為3.1，說明草酸是二元弱酸；
（2）HC₂O₄^-既能夠電離也能夠水解，KHC₂O₄溶液顯酸性，說明HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度；
A．根據物料守恒判斷；
B．根據電荷守恒判斷；
C．根據物料守恒、電荷守恒判斷；
D．若恰好反應，c（K⁺）=c（Na⁺），此時溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質的量略少些；
（3）草酸和高錳酸鉀溶液反應在酸性溶液中 發生氧化還原反應，草酸被氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子；反應開始時速率較慢，隨后大大加快，說明生成的Mn²⁺對該反應具有催化作用；
（4）兩燒杯中水的溫度不同，該實驗是研究溫度對反應速率的影響；草酸與高錳酸鉀反應的物質的量之比為5：2，據此分析．

解答 解：（1）二元弱酸分步電離，草酸電離方程式為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案為：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）HC₂O₄^-既能夠電離也能夠水解，KHC₂O₄溶液顯酸性，說明HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度；
A．碳元素在溶液中存在形式有：HC₂O₄^-、H₂C₂O₄、C₂O₄^2-，根據物料守恒有c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-），故A正確；
B．根據電荷守恒有：c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-），溶液呈中性，則c（H⁺）=c（OH^-），故c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-），故B錯誤；
C．由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）、c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）可知，c（Na⁺）=c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故C錯誤；
D．若恰好反應，c（K⁺）=c（Na⁺），此時溶液呈堿性，故加入的氫氧化鈉的物質的量略少些，故c（K⁺）＞c（Na⁺），故D正確；
故答案為：HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度；AD；
（3）草酸和高錳酸鉀溶液反應在酸性溶液中 發生氧化還原反應，草酸被氧化為二氧化碳，高錳酸鉀被還原為錳離子，反應的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，反應開始時速率較慢，隨后大大加快，說明生成的Mn²⁺對該反應具有催化作用，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺→2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；反應生成的Mn²⁺對該反應具有催化作用；
（4）兩燒杯中水的溫度不同，該實驗是研究溫度對反應速率的影響；草酸與高錳酸鉀反應的物質的量之比為5：2，試管中草酸與高錳酸鉀物質的量之比為1：2，高錳酸鉀過量，不能完全反應，所以不褪色，
故答案為：溫度對反應速率的影響；KMnO₄溶液過量．

點評 本題考查弱電解質的電離平衡及其應用，題目難度中等，涉及草酸的電離方程式書寫、電解質溶液中的電荷守恒和物料守恒、草酸的還原性以及影響化學反應速率的因素的探究，試題培養了學生的分析能力及靈活應用能力．