Question

19．某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容：
乙二酸（HOOC-COOH，可简写为H₂C₂O₄）俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸（为弱电解质），且酸性强于碳酸，其熔点为101.5℃，在157℃升华．为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：
（1）向盛有1mL饱和NaHCO₃溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到有无色气泡产生．该反应的离子方程式为HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；．
（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明乙二酸具有还原性（填“氧化性”、“还原性”或“酸性”），请配平该反应的离子方程式：
2 MnO₄^-+5 H₂C₂O₄+6 H⁺═2 Mn²⁺+10 CO₂↑+8 H₂O
（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按下图所示装置进行实验（注：忽略草酸的升华，且夹持装置未标出）：

实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO₄粉末变蓝，F中CuO粉末有黑色变为红色．据此回答：
上述装置中，D的作用是除去混合气体中的CO₂．乙二酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO↑+CO₂↑．
只根据G中澄清石灰水变浑浊能否得出“草酸分解产物中一定有CO”的结论不能（填“能或不能”）
若不能应怎样改进？在D、E之间增加一个装有澄清石灰水的洗气瓶．
（4）该小组同学将2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性（忽略溶液体积变化）．则下列关系合理的是CD
A．c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）
B．c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=0.2mol•L^-1
C．c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）
D．c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）

Answer 1

分析 （1）由于题中强调足量的草酸，故反应后草酸转化为HC₂O₄^-，HCO₃^-转化为CO₂；
（2）由紫红色褪去可知草酸具有还原性，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，根据氧化还原反应得失电子守恒配平反应方程式；
（3）乙二酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物质的性质可推测B中CuSO₄固体检验草酸分解产物中的水，C装置检验草酸分解产物中的CO₂，D装置的目的是为了除去CO₂，E装置用来干燥气体，F、G装置用来判断草酸分解产物中有无CO生成；G中澄清石灰水变浑浊，不能说明草酸分解产物中一定有CO，D装置后缺少装置检验CO₂是否除尽；
（4）2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）的物质的量为$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，100mL 0.2mol/L的NaOH的物质的量为0.1L×0.2mol/L=0.02mol，两者正好1：1反应生成NaHC₂O₄，溶液显酸性说明HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度，结合守恒关系可得离子浓度间的大小关系．

解答 解：（1）乙二酸足量，反应后草酸转化为HC₂O₄^-，HCO₃^-转化为CO₂，反应的离子方程式为：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O，
故答案为：HCO₃^-+H₂C₂O₄=HC₂O₄^-+CO₂↑+H₂O；
（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明具有氧化性的高锰酸钾被还原，说明草酸具有还原性，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，草酸被氧化成CO₂，根据氧化剂得失电子守恒可知氧化剂和还原剂物质的量之间的关系为：2MnO₄^-～5H₂C₂O₄，在根据电荷守恒和质量守恒可写出反应方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案为：还原性；2；5；6；2；10；8；
（3）根据题意知乙二酸分解的化学方程式为H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO↑+CO₂↑，由各物质的性质可推测B中CuSO₄固体检验草酸分解产物中的水，C装置检验草酸分解产物中的CO₂，D装置的目的是为了除去CO₂，但，E装置用来干燥气体，F、G装置用来判断草酸分解产物中有无CO生成；G中澄清石灰水变浑浊，不能说明草酸分解产物中一定有CO，D装置后缺少装置检验CO₂是否除尽，应在在D、E之间增加一个装有澄清石灰水的洗气瓶检验CO₂是否除尽；
故答案为：除去混合气体中的CO₂；H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H₂O+CO↑+CO₂↑；不能；在D、E之间增加一个装有澄清石灰水的洗气瓶
（4）2.52g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）的物质的量为$\frac{2.52g}{126g/mol}$=0.02mol，100mL 0.2mol/L的NaOH的物质的量为0.1L×0.2mol/L=0.02mol，两者正好1：1反应生成NaHC₂O₄，其浓度为0.2mol/L；
A．电荷不守恒，正确的应为：c（Na⁺）+c（H⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故A错误；
B．物料不守恒，正确的应为：c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-）=c（Na⁺）=0.2mol•L^-1，故B错误；
C．溶液显酸性说明HC₂O₄^-的电离程度大于其水解程度（程度都较小），则有c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）故C正确；
D．根据物料守恒可知c（Na⁺）=c（H₂C₂O₄）+c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2-），故D正确；
故选CD．

点评 本题主要考查了草酸的性质，涉及离子方程式书写、微粒浓度比较、氧化还原反应等，综合性较强，掌握实验的原理是解题的关键，（1）为易错点，学生容易忽略草酸过量问题，难度中等．