Question

【題目】為了探究乙二酸的不穩(wěn)定性、弱酸性和還原性，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

[查閱資料]乙二酸俗稱草酸，草酸晶體(H2C2O4·2H2O)在100℃時(shí)開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華并開(kāi)始分解；草酸蒸氣在低溫下迅速冷凝為固體；草酸鈣不溶于水，草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁。

I.乙二酸的不穩(wěn)定性：根據(jù)草酸晶體的組成，猜想其受熱分解產(chǎn)物為CO、CO2和H2O。

（1）請(qǐng)用下列裝置組成一套探究并驗(yàn)證其產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

①裝置的連接順序?yàn)椋?/span>A→D→____→____→F→E→C→G。

②裝置中冰水混合物的作用是____。

③整套裝置存在不合理之處為____。

Ⅱ.乙二酸的弱酸性：

該小組同學(xué)為驗(yàn)證草酸性質(zhì)需0.1mol/L的草酸溶液480mL。

（2）配制該溶液需要草酸晶體____g。

（3）為驗(yàn)證草酸具有弱酸性設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)，其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>____。

A.將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色

B.測(cè)定0.1mol/L草酸溶液的pH

C.將草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出

D.測(cè)定草酸鈉溶液的pH

（4）該小組同學(xué)將0.1mol/L草酸溶液和0.1mol/L的NaOH等體積混合后，測(cè)定反應(yīng)后溶液呈酸性，則所得溶液中各離子濃度由大到小的順序?yàn)?/span>____。

Ⅲ.乙二酸的還原性：

（5）該小組同學(xué)向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入過(guò)量的草酸溶液，發(fā)現(xiàn)酸性KMnO4溶液褪色，從而判斷草酸具有較強(qiáng)的還原性。該反應(yīng)的離子方程式為____。

Answer 1

【答案】B G 除去草酸蒸氣，防止干擾實(shí)驗(yàn) 沒(méi)有CO尾氣處理裝置 6.3 BD c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-) 2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O

【解析】

本題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄恳叶�酸的不穩(wěn)定性、弱酸性和還原性。解題時(shí)要結(jié)合信息圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行思考。

(1)①根據(jù)草酸晶體的組成，猜想其受熱分解產(chǎn)物為CO2、CO和H2O，由于草酸晶體(H2C2O42H2O)在100℃時(shí)開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華并開(kāi)始分解，草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體，所以生成的氣體中含有草酸蒸氣，草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁，檢驗(yàn)時(shí)產(chǎn)物時(shí)可用冰水混合物使草酸冷凝以除去草酸干擾，因?yàn)闄z驗(yàn)二氧化碳需要?dú)溲趸�鈣溶液，溶液中含有水分，所以要先用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣；用CuO檢驗(yàn)CO，CO生成二氧化碳，為防止CO生成的CO2干擾產(chǎn)物中CO2的檢驗(yàn)，所以要先檢驗(yàn)CO2、后檢驗(yàn)CO，故順序?yàn)橛?/span>D檢驗(yàn)水、用B冷卻得到草酸晶體、用G檢驗(yàn)二氧化碳、用F吸收二氧化碳、用E干燥CO、用C氧化CO、再用G檢驗(yàn)產(chǎn)物二氧化碳，排列順序是A→D→B→G→F→E→C→G；

②冰水混合物的作用是除去產(chǎn)物中草酸蒸氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)，故需除去草酸蒸氣，防止干擾實(shí)驗(yàn)；

③CO有毒，不能直接排空，所以要有尾氣處理裝置，而圖中沒(méi)有CO尾氣處理裝置；

(2)配制480mL0.1molL-1的草酸溶液需要500mL容量瓶，則需要草酸晶體質(zhì)量=cVM=0.1mol/L×0.5L×126g/mol=6.3g；

(3)A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，說(shuō)明草酸具有酸性，但不能說(shuō)明草酸部分電離，所以不能證明草酸是弱酸，故A錯(cuò)誤；

B．測(cè)定0.1molL-1草酸溶液的pH，如果溶液中氫離子濃度小于草酸濃度的2倍，就說(shuō)明草酸部分電離為弱電解質(zhì)，故B正確；

C．將草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出，說(shuō)明草酸酸性大于碳酸，但不能說(shuō)明草酸部分電離，則不能證明草酸是弱酸，故C錯(cuò)誤；

D．測(cè)定草酸鈉溶液的pH，如果草酸鈉是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，溶液呈中性，如果草酸鈉是弱酸強(qiáng)堿鹽，溶液呈堿性，所以能證明草酸是否是弱電解質(zhì)，故D正確；

故答案為：BD；

(4)二者恰好反應(yīng)生成NaHC2O4，混合溶液呈酸性，則c(H+)＞c(OH-)，Na+不水解、HC2O4-水解，則c(Na+)＞c(HC2O4-)，溶液呈酸性說(shuō)明HC2O4-電離程度大于水解程度，所以溶液中c(H+)＞c(C2O42-)，溶液呈酸性則c(OH-)濃度最小，則溶液中離子濃度大小順序是c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-；

(5)酸性條件下，KMnO4具有強(qiáng)氧化性，酸性KMnO4溶液和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使酸性高錳酸鉀溶液褪色，Mn元素化合價(jià)由+7價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，則C元素生成穩(wěn)定氧化物CO2，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等、原子守恒、電荷守恒，書(shū)寫(xiě)方程式為2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。