Question

3．乙二酸（HOOC-COOH）俗稱(chēng)草酸．草酸晶體的化學(xué)式為H₂C₂O₄•2H₂O，草酸在100℃時(shí)開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華，并開(kāi)始分解產(chǎn)生CO、CO₂和H₂O，單酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體；草酸是一種二元弱酸但酸性比碳酸強(qiáng)，具有還原性能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，草酸鈣難溶于水，回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出草酸晶體受熱分解的化學(xué)方程式H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．
（2）可用下列裝罝驗(yàn)證草酸晶體的分解產(chǎn)物（草酸晶體分解裝置、夾待裝置及連接導(dǎo)管均略去）．

①裝置的連接順序?yàn)椋篈、CDEDEB、D
②A(yíng)裝置的作用是除去混合氣體中的草酸蒸氣，檢驗(yàn)產(chǎn)物中有CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是B中的固體由黑色變?yōu)樽霞t色，B后D裝置中的澄清石灰水變渾濁．
③寫(xiě)出整套裝置存在不合理之處無(wú)CO的尾氣處理裝置．
（3）下列敘述能說(shuō)明草酸具有弱酸性的是bd．
a．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
b．測(cè)定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH
c．等體積等濃度的草酸溶液和稀硫酸，稀硫酸消牦堿的能力強(qiáng)
d．pH=2的草酸溶液和稀硫酸，分別稀釋100倍后前者pH小 
e．將草酸晶體加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
（4）已知：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，K_b=1.85×10^-5
H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-K_a1=5.4×10^-2
HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-K_a2=5.4×10^-5
則（NH₄）₂C₂O₄溶液的pH＜7（填“＞”或“＜”或“=”）．
（5）可用0.10mol/L酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液來(lái)滴定未知濃度的草酸溶液．
①確定過(guò)程中發(fā)生反成的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②滴定過(guò)程中操作滴定管的圖示正確的是A．

③每次準(zhǔn)確量取25.00mL草酸溶液，滴定三次分別消耗0.10mol/L酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積是20.00mL、
19.80mL、20.20mL，則該草酸溶液的物質(zhì)的量濃度為0.20mol/L．

Answer 1

分析 （1）草酸分解產(chǎn)生CO、CO₂和H₂O，反應(yīng)方程式為H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）①猜想其產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃時(shí)開(kāi)始升華，157℃時(shí)大量升華，并開(kāi)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草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁，A裝置的作用是除去混合氣體中的草酸蒸氣，檢查CO的現(xiàn)象為B中黑色氧化銅變紅色，B后D裝置中的澄清石灰水變渾濁；
③一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，需要吸收處理裝置；
（3）證明草酸具有弱酸性，需要證明草酸在溶液中部分電離，存在電離平衡；
（4）由表格可知，K₁＞K，根據(jù)越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH₄⁺更弱，水解顯酸性，pH＜7；
（5）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，把草酸中的C從+3價(jià)氧化成+4價(jià)的二氧化碳，Mn元素從+7價(jià)變化到+2價(jià)的錳離子，由于草酸分子中有2個(gè)C原子，所以高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)比例為 5：2，故反應(yīng)的方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根據(jù)滴定管的使用規(guī)則，滴定時(shí)，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打開(kāi)；
③滴定三次分別消耗的KMnO₄溶液的體積是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的體積平均為是$\frac{20.00mL+19.80mL+20.20mL}{3}$=20mL，
n（高錳酸鉀）=0.10mol/L×0.02L=0.002mol，則根據(jù)方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計(jì)算c．

解答 解：（1）草酸分解產(chǎn)生CO、CO₂和H₂O，反應(yīng)方程式為H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）①分解產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣，然后用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，最后用加熱的CuO和澄清石灰水檢驗(yàn)CO，所以?xún)x器的連接順序?yàn)椋篈→C→D→E→B→D，
故答案為：A C B D；
②草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁，A裝置的作用是除去混合氣體中的草酸蒸氣，當(dāng)裝置B中黑色固體變成紅色，且裝置D澄清石灰水變渾濁，則證明混合氣體中含有CO，
故答案為：除去混合氣體中的草酸蒸氣；B中的固體由黑色變?yōu)樽霞t色，B后D裝置中的澄清石灰水變渾濁；
③一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：無(wú)CO的尾氣處理裝置；
（3）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錯(cuò)誤；
b．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b正確；
c．等體積等濃度的草酸溶液和稀硫酸，稀硫酸為二元強(qiáng)酸，消牦堿的能力比草酸強(qiáng)，但不能說(shuō)明草酸為弱酸，故c錯(cuò)誤；
d．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d正確；
e．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e錯(cuò)誤；
故答案為：bd；
（4）由表格可知，K₁＞K，根據(jù)越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH4+更弱，水解顯酸性，pH＜7；
故答案為：＜；
（5）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，把草酸中的C從+3價(jià)氧化成+4價(jià)的二氧化碳，Mn元素從+7價(jià)變化到+2價(jià)的錳離子，由于草酸分子中有2個(gè)C原子，所以高錳酸鉀與草酸的反應(yīng)比例為 5：2，故反應(yīng)的方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根據(jù)滴定管的使用規(guī)則，滴定時(shí)，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打開(kāi)，即如圖A所示操作；
故答案為：A；
③滴定三次分別消耗的KMnO₄溶液的體積是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的體積平均為是$\frac{20.00mL+19.80mL+20.20mL}{3}$=20mL，
n（高錳酸鉀）=0.10mol/L×0.02L=0.002mol，則：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2mol    5mol
0.002mol c×0.025L
解得c=0.20mol/L，
故答案為：0.20mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的方法，涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)及化學(xué)計(jì)算相關(guān)知識(shí)，題目難度較大，注意掌握探究物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的方法，明確物質(zhì)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)操作方法為解答關(guān)鍵，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>