Question

1．乙二酸（ HOOC-COOH）俗称草酸，它广泛分布于植物的茎叶中．为了探究乙二酸的性质．某化学兴趣小组设计了如下实验，试根据所给信息，回答有关问题：
I．乙二酸的弱酸性：
查数据可知（25℃）：

弱酸	电离常数	弱酸	电离常数
H2CO3 （碳酸）	K1=4.4×10-7	H2C2O4 （草酸）	K1=5.4×10-2
	K2=4.7×10-11		K2=5.4×10-5

（1）H₂C₂O₄的电离方程式为H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）向盛有饱和NaHCO₃溶液的试管里加入少量草酸溶液，可观察到有无色气泡产生，该反应的离子方程式为2HCO₃^-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2H₂O+2CO₂↑．
（3）该小组同学将0.1mol•L^-1草酸溶液和0.1mol•L^-1的NaOH等体积混合后，测定反应后溶液呈酸性，则所得溶液中各离子浓度由大到小的顺序为c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）．
（4）为验证草酸具有弱酸性设计了下列实验，其中能达到实验目的是AD．
A．测0.1mol•L^-1草酸溶液的pH    B．将草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
C．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色        D．测草酸钠溶液的pH
Ⅱ．一定温度下，草酸晶体加水稀释过程中溶液的导电能力曲线如图所示：
（1）下列有关草酸稀释的说法正确的是A
A．a、b、c三点草酸的电离程度：a＜b＜c
B．a、b、c三点溶液的pH：c＜a＜b
C．用湿润的pH试纸测量a处溶液的pH，测量结果偏大
D．a、b、c三点溶液用1mol/L氢氧化钠溶液中和，消耗氢氧化钠溶液体积：c＜a＜b
（2）在上述稀释过程中，始终保持增大趋势的是BD
A．溶液PH值      B．草酸电离度α      C．c（H⁺）•c（OH^-）       D．C₂O₄^2-个数
Ⅲ．已知草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐却难溶于水．查数据可知：CaCO₃、CaC₂O₄的溶度积常数K_sp（25℃）分别为5.0×10^-9、2.5×10^-9，向0.6mol•L^-1Na₂C₂O₄溶液中加入过量CaCO₃固体后，溶液中的c（CO₃^2-）=0.4mol/L．

Answer 1

分析 I．（1）H₂C₂O₄是二元弱酸，在溶液中部分电离，分两步电离；
（2）草酸的酸性强于碳酸，草酸与NaHCO₃反应生成草酸钠和二氧化碳、水；
（3）二者恰好反应生成NaHC₂O₄，混合溶液呈酸性，则c（H⁺）＞c（OH^-），Na⁺不水解、HC₂O₄^-水解，则c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-），溶液呈酸性说明HC₂O₄^-电离程度大于水解程度，据此判断离子浓度大小；
（4）A．测定0.1molL^-1草酸溶液的pH，根据氢离子浓度和草酸浓度相对大小判断电解质强弱；
B．将草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，说明草酸酸性大于碳酸；
C．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，说明草酸具有酸性；
D．测定草酸钠溶液的pH，根据溶液酸碱性判断草酸酸性强弱；
II．（1）A．随水的增多，酸的电离程度在增大；
B．导电能力越强，离子浓度越大，氢离子浓度越大，pH越小；
C．用湿润的pH试纸测量酸性的pH，溶液稀释；
D．a、b、c三点溶液浓度不同，但溶质的物质的量相同；
（2）随水的增多，草酸的电离程度在增大；
III．C₂O₄^2-沉淀完全时，令CO₃^2- 的浓度为a mol/L，由碳酸钙溶度积计算溶液中c（Ca ²⁺ ），进而表示出溶液中C₂O₄^2-的浓度的变化量，平衡时C₂O₄^2-的浓度，由草酸钙溶度积列方程计算．

解答 解：（1）H₂C₂O₄是二元弱酸，在溶液中部分电离，分两步电离，其电离方程式为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
故答案为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（2）草酸的酸性强于碳酸，草酸与NaHCO₃反应生成草酸钠和二氧化碳、水，则该反应的离子方程式为2HCO₃^-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2H₂O+2CO₂↑；
故答案为：2HCO₃^-+H₂C₂O₄=C₂O₄^2-+2H₂O+2CO₂↑；
（3）二者恰好反应生成NaHC₂O₄，混合溶液呈酸性，则c（H⁺）＞c（OH^-），Na⁺不水解、HC₂O₄^-水解，则c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-），溶液呈酸性说明HC₂O₄^-电离程度大于水解程度，所以溶液中c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-），溶液呈酸性则c（OH^-）浓度最小，则溶液中离子浓度大小顺序是c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-），
故答案为：c（Na⁺）＞c（HC₂O₄^-）＞c（H⁺）＞c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）；
（4）A．测定0.1molL^-1草酸溶液的pH，如果溶液中氢离子浓度小于草酸浓度的2倍，就说明草酸部分电离为弱电解质，故A正确；
B．将草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，说明草酸酸性大于碳酸，但不能说明草酸部分电离，则不能证明草酸是弱酸，故B错误；
C．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，说明草酸具有酸性，但不能说明草酸部分电离，所以不能证明草酸是弱酸，故C错误；
D．测定草酸钠溶液的pH，如果草酸钠是强酸强碱盐，溶液呈中性，如果草酸钠是弱酸强碱盐，溶液呈碱性，所以能证明草酸是否是弱电解质，故D正确；
故选：AD；
II．（1）A．随水的增多，草酸的电离程度在增大，所以a、b、c三点草酸的电离程度：a＜b＜c，故A正确；
B．导电能力越强，离子浓度越大，氢离子浓度越大，pH越小，则a、b、c三点溶液的pH为b＜a＜c，故B错误；
C．用湿润的pH试纸测量酸性的pH，a处溶液溶液稀释，导电能力增大，pH减小，所以测量结果偏小，故C错误；
D．a、b、c三点溶液浓度不同，但溶质的物质的量相同，所以a、b、c三点溶液用1mol/L氢氧化钠溶液中和，消耗氢氧化钠溶液体积：a=b=c，故D错误；
故答案为：A；
（2）随水的增多，草酸的电离程度在增大，C₂O₄^2-物质的量增大，氢离子的物质的量增大，氢离子浓度先增大后减小，pH先减小，后增大，溶液中的c（H⁺）•c（OH^-）是常数，不随浓度的改变而改变，故BD正确；
故答案为：BD；
III．C₂O₄^2-沉淀完全时，令CO₃^2- 的浓度为a mol/L，由碳酸钙溶度积可知，溶液中c（Ca ²⁺ ）=$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$mol/L，故C₂O₄^2-的浓度的变化量=（a-$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$）mol/L，平衡时C₂O₄^2-的浓度=0.6mol/L-（a-$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$）mol/L，由草酸钙溶度积可知：[0.6-（a-$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$）]×$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$=2.5×10^-9，溶液中碳酸根浓度远大于钙离子浓度，可以近似为（0.6-a）×$\frac{5×1{0}^{-9}}{a}$=2.5×10^-9，解得a=0.4，
故答案为：0.4mol/L．

点评 本题考查了弱电解质的电离、盐的水解、难溶物的溶解平衡等知识点，注意把握弱电解质电离电离平衡的影响因素，明确酸性越强的酸其酸根离子水解程度越小，再结合溶度积常数进行计算，难度中等．