Question

以下是某學(xué)習(xí)小組對(duì)乙二酸的某些性質(zhì)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程：
【研究課題】探究乙二酸的某些性質(zhì)
【查閱資料】乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，其主要物理常數(shù)如下：

名稱	乙二酸	乙二酸晶體
分子式	H2C2O4	H2C2O4?2H2O
顏色狀態(tài)	無(wú)色固體	無(wú)色晶體
溶解度（g）	8.6（20℃）	-
熔點(diǎn)（℃）	189.5	101.5
密度（g?cm-3）	1.900	1.650

又知：
①草酸在100℃時(shí)開始升華，157℃時(shí)大量升華，并開始分解．
②草酸鈣不溶于水．
③草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁．
④草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體．
根據(jù)上述材料提供的信息，回答下列問(wèn)題：
【提出猜想】
（猜想一）根據(jù)草酸晶體的組成對(duì)其分解產(chǎn)物進(jìn)行猜想
設(shè)計(jì)方案：
（1）該小組同學(xué)猜想其產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，請(qǐng)用下列裝置組成一套探究實(shí)驗(yàn)裝置（草酸晶體分解裝置略，裝置可重復(fù)使用，連接導(dǎo)管略去）．

A中水槽裝冰水混合物、B中裝氧化銅、C中裝無(wú)水硫酸銅，D中裝澄清石灰水、E中裝堿石灰
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①裝置的連接順序?yàn)椋篈→

 

．
②檢驗(yàn)產(chǎn)物中CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
③整套裝置是否存在不合理之處，

 

（填是或否），若有該如何解決

 

 

．
（猜想二）乙二酸具有弱酸性
設(shè)計(jì)方案：
（2）該小組同學(xué)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?!--BA-->

 

（填字母）．
A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
B．測(cè)定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH
C．測(cè)定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH
D．將草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
（猜想三）乙二酸具有還原性
設(shè)計(jì)方案：
（3）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．配平該反應(yīng)的離子方程式：

 

 MnO₄^-+

 

H₂C₂O₄+

 

H⁺═

 

Mn²⁺+

 

CO₂↑+

 

H₂O
（4）利用上述原理可定量測(cè)定某草酸晶體樣品（含有H₂C₂O₄?2H₂O及其它一些雜質(zhì)）中H₂C₂O₄?2H₂O的含量．
方法是：稱取該樣品0.12g，加適量水完全溶解，然后用0.020mol?L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)（雜質(zhì)不參與反應(yīng)），滴定前后滴定管中的液面讀數(shù)如圖所示（單位：mL），則該草酸晶體樣品中H₂C₂O₄?2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．（已知相對(duì)原子質(zhì)量：Mr（H₂C₂O₄?2H₂O）=126）

Answer 1

分析：（1）①猜想其產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃時(shí)開始升華，157℃時(shí)大量升華，并開始分解．草酸鈣不溶于水、草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁、草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體，分析可知先冷凝揮發(fā)出的草酸，再檢驗(yàn)水蒸氣的生成，檢驗(yàn)二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通過(guò)灼熱的氧化銅檢驗(yàn)一氧化碳?xì)怏w的存在，利用反應(yīng)后生成的二氧化碳通入澄清石灰水變渾濁證明一氧化碳的存在；
②檢驗(yàn)產(chǎn)物中CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中黑色氧化銅變紅色，生成了澄清石灰水變渾濁的氣體；
③裝置存在缺陷，一氧化碳有毒污染空氣，需要吸收處理裝置；
（2）證明草酸具有弱酸性需要證明草酸溶液中 存在電離平衡；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價(jià)變化和電子守恒、原子守恒配平得到反應(yīng)的離子方程式；
（4）依據(jù)高錳酸鉀和草酸反應(yīng)的定量關(guān)系，結(jié)合消耗高錳酸鉀溶液的體積和濃度計(jì)算物質(zhì)的量，得到草酸物質(zhì)的量，計(jì)算樣品中的含量；

解答：解：（1）①猜想其產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃時(shí)開始升華，157℃時(shí)大量升華，并開始分解．草酸鈣不溶于水、草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁、草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體，分析可知先冷凝揮發(fā)出的草酸，再檢驗(yàn)水蒸氣的生成，檢驗(yàn)二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通過(guò)灼熱的氧化銅檢驗(yàn)一氧化碳?xì)怏w的存在，利用反應(yīng)后生成的二氧化碳通入澄清石灰水變渾濁證明一氧化碳的存在；裝置連接順序?yàn)椋篈→C→D→E→B→D；
故答案為：A→C→D→E→B→D；
②檢驗(yàn)產(chǎn)物中CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是，一氧化碳還原C中黑色氧化銅變?yōu)榧t色的銅，同時(shí)生成了使澄清石灰水變渾濁的氣體二氧化碳；
故答案為：黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁；
③裝置存在缺陷，一氧化碳有毒污染空氣，需要吸收處理裝置，一氧化碳尾氣的處理方法為點(diǎn)燃，操作時(shí)將氣體通到酒精燈火焰上燃燒；
故答案為：是，無(wú)尾氣處理裝置，將尾氣通到燃著的酒精燈上；
（2）A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，只能說(shuō)明酸堿反應(yīng)，不能說(shuō)明草酸是弱酸，故A不符合；
B．草酸和硫酸都是二元酸，測(cè)定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH，若不同PH大的為草酸證明存在電離平衡，故B符合；
C．測(cè)定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH，若顯堿性，證明草酸根離子水解，證明草酸是弱酸，故C符合；
D．將草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，只能說(shuō)明草酸酸性大于碳酸，但不能證明草酸是弱酸，故D不符合；
故選BC．
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原則：錳元素化合價(jià)+7價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移5，草酸中碳元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+4價(jià)，得失電子守恒、質(zhì)量守恒和電荷守恒配平該反應(yīng)的離子方程式，：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案為：2、5、6、2、10、8；
（4）滴定管讀數(shù)為開始是2.50ml，滴定后18.50ml，消耗高錳酸鉀溶液體積為：18.50ml-2.5ml=16.00ml；
    2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
   2                    5
0.020mol?L^-1×0.0160L   0.0008mol
該草酸晶體樣品中H₂C₂O₄?2H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.0008mol×126g/mol

0.12g

×100%=84.0%；
故答案為：84.0%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析，定量計(jì)算測(cè)定含量的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算應(yīng)用，弱電解質(zhì)定量平衡的判斷，題目難度中等．