Question

17．Ⅰ．查閱資料，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．
（1）已知高錳酸鉀能氧化草酸．反應如下（部分產(chǎn)物和生成物未寫）：MnO₄^-+H₂C₂O₄Mn²⁺+CO₂↑．若把該反應設計成一原電池，則正極的電極反應式為MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O
（2）某同學將2.52g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）加入到100mL 0.2mol•L^-1的NaOH溶液中充分反應，測得反應后溶液呈酸性，則其中含碳元素的粒子中物質的量濃度最小的微�；瘜W式為H₂C₂O₄．
Ⅱ．某化學興趣小組在一次實驗探究中發(fā)現(xiàn)，向草酸溶液中逐滴加入酸性高錳酸鉀溶液時，發(fā)現(xiàn)反應速率變化如圖所示，小組成員探究t₁～t₂時間內速率變快的主要原因，為此“異�！爆F(xiàn)象展開討論，猜想造成這種現(xiàn)象的最可能原因有兩種．
猜想Ⅰ：此反應過程放熱，溫度升高，反應速率加快；
猜想Ⅱ：…．
（3）猜想Ⅱ可能是：生成的Mn²⁺對該反應有催化作用，加快反應速率
（4）基于猜想Ⅱ成立，設計方案進行實驗，請完成以下實驗記錄表內容．

	試管A	試管B
加入試劑	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4	2mL0.1mol/L H2C2O4溶液、 1mL 0.05mol/L 酸性KMnO4， 少量硫酸錳固體（填物質名稱）
實驗現(xiàn)象（褪色時間）	褪色時間10min	褪色時間＜10min （選填“＜”“＞”或“=”）
結論	猜想Ⅱ正確

Ⅲ．為了測定含有H₂C₂O₄•2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的試樣中各物質的質量分數(shù)，進行如下實驗：
①稱取6.0g試樣，加水溶解，配成250mL試樣溶液．
②用酸式滴定管量取25.00mL試樣溶液放入錐形瓶中，并加入2～3滴酚酞試液，用0.2500mol/LNaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL．
③再取25.00mL試樣溶液放入另一錐形瓶中，用0.1000mol/L的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00mL．
回答下列問題：
（5）步驟③中判斷滴定終點的方法是溶液由無色變?yōu)闇\紅色（或紫色、紫紅色），且半分鐘內不褪色．
（6）步驟②中量取試樣溶液時，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤洗，則測得H₂C₂O₄•2H₂O的質量分數(shù)偏小．（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（7）原6.0g試樣中H₂C₂O₄•2H₂O的物質的量為0.03mol．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）原電池的正極發(fā)生還原反應，而由反應MnO₄^-+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂↑可知，高錳酸根離子中錳元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，由此分析解答；
（2）n（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{2，52g}{126g/mol}$=0.02mol，n（NaOH）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，二者恰好完全反應生成草酸氫鈉，混合后溶液呈酸性，說明草酸氫根離子電離程度大于水解程度，結合電荷守恒判斷離子濃度大�。�
Ⅱ．（3）猜想II是認為生成的Mn²⁺在反應中起到催化劑的作用，故應補充MnSO₄，通過測量溶液褪色的時間來驗證猜想；
（4）要通過對比實驗來驗證猜想Ⅱ，則實驗B和實驗A的加入試劑除了MnSO₄固體不同，其他均應相同，據(jù)此分析；
Ⅲ．（5）原溶液無色，KMnO₄為紫紅色，當溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應完全時，溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變；
（6）步驟②中量取試樣溶液時，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤洗，導致標準溶液氫氧化鈉的體積增大，測定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減小；
（7）令H₂C₂O₄、KHC₂O₄的物質的量分別為xmol、ymol，根據(jù)①②中計算結果列方程計算，進而計算原樣品中各自質量分數(shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）原電池的正極發(fā)生還原反應，而由反應MnO₄^-+H₂C₂O₄→Mn²⁺+CO₂↑可知，高錳酸根離子中錳元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，所以正極電極反應式為：MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5e^-+8H⁺=Mn²⁺+4H₂O；
（2）n（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{2，52g}{126g/mol}$=0.02mol，n（NaOH）=0.2mol/L×0.1L=0.02mol，二者恰好完全反應生成草酸氫鈉，混合后溶液呈酸性，說明草酸氫根離子電離程度大于水解程度，水電離生成氫離子，結合電荷守恒判斷離子濃度大小為Na⁺＞HC₂O₄^-＞H⁺＞C₂O₄^-＞H₂C₂O₄＞OH^-，
故答案為：H₂C₂O₄．
Ⅱ．（3）根據(jù)反應速率的影響因素知，可能是反應生成的Mn²⁺起了催化作用，從而使反應速率加快；
故答案為：生成的Mn²⁺在反應中起到催化劑的作用，加快了反應速率；
（4）猜想Ⅱ成立，即Mn²⁺在反應中起到催化劑的作用，從而加快了反應速率，所以和設計方案進行實驗，要進行一組對比實驗，一支試管A中僅僅2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，另外一支試管B中加入2mL0.1mol/L H₂C₂O₄溶液、1mL 0.05mol/L 酸性KMnO₄，少量MnSO₄（s），根據(jù)溶液褪色的快慢來判斷Mn²⁺在反應中是否起到催化劑的作用，若猜想Ⅱ成立，褪色時間小于10min，
故答案為：硫酸錳；＜；
Ⅲ．（5）原溶液無色，而KMnO₄為紫紅色，所以當溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反應完全時，滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘顏色不變，
故答案為：溶液由無色變?yōu)闇\紅色（或紫色、紫紅色），且半分鐘內不褪色；
（6）步驟②中量取試樣溶液時，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤洗，導致標準溶液氫氧化鈉的體積增大，測定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量減小，
故答案為：偏小；
（7）由于實驗時所取溶液均為配置時的$\frac{1}{10}$，所以①、②中計算的數(shù)據(jù)均為配置溶液中溶質的$\frac{1}{10}$，由①得：2n（H₂C₂O₄•2H₂O）+n（KHC₂O₄）=0.05mol，由②得：n（H₂C₂O4•2H₂O）+n（KHC₂O₄）=0.04mol，由上述兩個方程式得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=0.01mol，n（KHC₂O₄）=0.03mol，
故答案為：0.03mol．

點評 本題考查原電池的反應原理和微粒濃度大小的比較、外界條件對化學反應速率的影響、明確要驗證一個因素的改變對反應速率的影響，則必須保持其他影響因素一致、氧化還原反應的計算及中和滴定的物質的量的計算，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力，題目難度中等．