题目内容

(11分)以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程:

[研究课题]探究乙二酸的某些性质

[查阅资料]乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,其主要物理常数如下:

名称

乙二酸

乙二酸晶体

分子式

H2C2O4

H2C2O4·2H2O

颜色状态

无色固体

无色晶体

溶解度(g)

8.6(20℃)

熔点(℃)

189.5

101.5

密度(g·cm-3)

1.900

1.650

又知:

草酸在100℃时开始升华,157℃时大量升华,并开始分解。

草酸钙不溶于水。

草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。

草酸蒸气在低温下可冷凝为固体。

根据上述材料提供的信息,回答下列问题:

[提出猜想]

(猜想一)根据草酸晶体的组成对其分解产物进行猜想

设计方案:

(1)该小组同学猜想其产物为CO、CO2和H2O,请用下列装置组成一套探究实验装置(草酸晶体分解装置略,装置可重复使用,连接导管略去)。

A中水槽装冰水混合物、B中装氧化铜、C中装无水硫酸铜,D中装澄清石灰水、E中装碱石灰

请回答下列问题:

① 装置的连接顺序为:A→_____________________________________________。

② 检验产物中CO的实验现象是____________________________________________________________

③ 整套装置是否存在不合理之处,    (填是或否),若有该如何解决___________________________________________________________________________

(猜想二)乙二酸具有弱酸性

设计方案:

(2)该小组同学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______(填字母)。

A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色

B.测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH

C.测定草酸钠(Na2C2O4)溶液的pH

D.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出

(猜想三)乙二酸具有还原性

设计方案:

(3)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性。配平该反应的离子方程式:

___MnO4+___H2C2O4 +___H+ ===___Mn2+ +___CO2↑+___H2O

(4)利用上述原理可定量测定某草酸晶体样品(含有H2C2O4·2H2O及其它一些杂质)中H2C2O4·2H2O的含量。

方法是:称取该样品0.12 g,加适量水完全溶解,然后用0.020 mol·L-1

的酸性KMnO4溶液滴定至终点(杂质不参与反应),滴定前后滴定管中的液面读数如图所示(单位:mL),则该草酸晶体样品中H2C2O4·2H2O的质量分数为_____________。

(已知相对原子质量:Mr(H2C2O4·2H2O)=126)

 

【答案】

(11分)(1)①A→C→D→E→B→D(2分)

②黑色固体变成红色,且澄清石灰水变浑浊(1分)

③是(1分)    无尾气处理装置,将尾气通到燃着的的酒精灯上(1分)(其它合理答案也给分)

(2)BC(2分,多选倒扣,扣完为止)

(3)2,5,6=2,10,8 (2分)    (4)84.0%(2分)

【解析】(1)①由于草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊,而草酸蒸气在低温下可冷凝为固体,所以要先把草酸蒸汽冷却变成固体。无水硫酸铜用来检验水蒸气,澄清的石灰水用来检验CO2,氧化铜用来检验CO。由于通过溶液必然会带出水蒸气,所以首先检验水蒸气。由于CO的氧化产物也是CO2,所以要先检验CO2,最后检验CO。和氧化铜反应的CO应该是干燥的,所以需要进行干燥处理,因此正确的顺序为A→C→D→E→B→D

② CO能把氧化铜还原生成红色的单质铜,而CO被液化生成CO2,所以检验产物中CO的实验现象是黑色固体变成红色,且澄清石灰水变浑浊。

③由于CO是有毒气体,所以需要增加尾气处理装置,即将尾气通到燃着的的酒精灯上,使其燃烧。

(2)A、D都只能说明乙二酸显酸性,但不能证明存在电离平衡。所以BC是正确的,弱酸的导电性小于相同条件下的强酸的导电性。弱酸盐存在水解平衡,答案选BC。

(3)根据氧化还原反应中电子的得失守恒进行配平。KMnO4是氧化剂,反应中锰的化合价从+7价降到+2价,得到5个电子。H2C2O4是还原剂,碳元素的化合价由+3价,升高到+4价,1mol还原剂失去2mol电子,所以氧化剂和还原剂的物质的量之比是2︰5,即方程式为2MnO4+5H2C2O4 +6H+=2Mn2+ +10CO2↑+8H2O。

(4)根据滴定管中的读数可知,消耗酸性KMnO4溶液的体积是18.50ml-2.50mol=16.00ml。所以消耗酸性KMnO4的物质的量是0.020mol/L×0.016L=0.00032mol,则消耗乙二酸是0.00032mol÷2×5=0.0008mol,其质量是0.0008mol×126g/mol=0.1008g,所以其质量分数为0.1008÷0.12×100%=84.0%

 

练习册系列答案
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(2010?烟台一模)2008年5月12日我国四川汶川发生特大地震,为防止在大灾之后疫病流行,全国各地向灾区运送了大量的各种消毒液,如NaClO溶液.某校探究性学习小组对消毒液次氯酸钠(NaClO)的制备与性质等进行了探究.
甲同学:为制备消毒液,探究并制作了一种家用环保型消毒液(NaClO溶液)发生器,设计了如图1所示的装置,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液.
请完成下列问题:若通电时,为使生成的Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,则电源的a电极名称为
极(填“正”、“负”、“阴”或“阳”),与其相连的电极的电极反应式为
2H++2e-→H2
2H++2e-→H2
;装置溶液中反应生成NaClO的离子方程式为
Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O
Cl2+2OH-═Cl-+ClO-+H2O

乙同学:从某超市中查询到某品牌消毒液包装说明的部分内容摘录如下:
主要有效成份为次氯酸钠,有效氯含量8000-10000mg/L.可用于各类家居用品、餐具、棉织衣物等的消毒,对彩色织物可能有褪色作用.切勿用于丝绸、毛、尼龙、皮革、油漆表面,勿用于铝、铜、碳钢制品.本品须密封,置阴凉暗处保存.
请完成以下实验探究过程:
Ⅰ.阅读材料,根据学过的知识判断问题
(1)室温条件下,该消毒液(NaClO)溶液的pH
7(填“>”、“<”或“=”),
原因是(用离子方程式表示)
ClO-+H2O?HClO+OH-
ClO-+H2O?HClO+OH-

(2)该消毒液还具有的化学性质是
A、D
A、D
(填序号).
A.强氧化性   B.强还原性   C.不稳定性    D.漂白性    E.弱酸性
Ⅱ.确定要研究的问题
该消毒液对碳钢制品的腐蚀原理.
Ⅲ.设计方案,实施探究
(1)用烧杯取少量样品,将一颗光亮的普通碳钢钉放入烧杯,浸泡一段时间.预期的实验现象是
钢钉表面有红褐色物质生成
钢钉表面有红褐色物质生成

(2)为了进一步探究碳钢钉在该消毒液(NaClO)中的腐蚀原理,丁同学设计了如图2实验装置,写出碳(C)极上发生的电极反应式
ClO-+2e-+H2O→Cl-+2OH-
ClO-+2e-+H2O→Cl-+2OH-
为了探究浓度对硫酸氧化性的影响,某学习小组进行了以下探究活动:
[探究一]称取无锈铁钉(碳素钢)12.0g放入30.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y.
(1)甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+.若要确认其中的Fe2+,请选择下列试剂,设计简单的实验方案(简述操作过程、现象和结论)
取少量X溶液装于试管,向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液,若溶液褪色,则证明X溶液中含有Fe2+,否则不含Fe2+
取少量X溶液装于试管,向试管中滴加酸性高猛酸钾溶液,若溶液褪色,则证明X溶液中含有Fe2+,否则不含Fe2+

供选用试剂:a.KSCN溶液和氯水  b.铁粉和KSCN溶液   c.浓氨水  d.酸性KMnO4溶液
(2)乙同学为了测定气体Y中SO2的含量,设计如下三种方案:
方案Ⅰ.取672mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中,然后加入足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体4.66g.
方案Ⅱ.向VmL c mol?L-1酸性高猛酸钾溶液中缓慢通入Y气体aL(标准状况),溶液恰好完全褪色.
方案Ⅲ,取VL(标准状况)气体Y缓慢通入足量的氢氧化钡溶液中,充分反应后,过滤、洗涤、烘干,称得固体质量为mg.
①其中不合理的方案是
方案III
方案III
,理由是
生成BaCO3和BaSO4两种沉淀,无法计算SO2的体积
生成BaCO3和BaSO4两种沉淀,无法计算SO2的体积

②选择合理方案的数据计算气体Y中SO2的体积分数(用含未知数的代数式表示)
66.7%或
7cV
125a
×100%
66.7%或
7cV
125a
×100%

[探究二]分析上述实验中SO2体积分数的结果,丙同学认为气体Y中还可能含量有H2和CO2气体.为此设计了下列探究实验装置(图中夹持装置已省略).

(3)装置A中试剂的作用是
吸收并除去SO2
吸收并除去SO2

(4)简述确认气体Y中含有CO2的实验现象:
B中品红溶液不褪色,C中澄清石灰水变浑浊
B中品红溶液不褪色,C中澄清石灰水变浑浊

(5)有同学根据“F干燥管无水硫酸铜是否变蓝色”确认Y气体中是否有氢气,你认为是否可靠?
不可靠
不可靠
(填“可靠”或“不可靠”),简述理由:
空气中的水蒸气进入F装置,也可使无水硫酸铜变蓝色
空气中的水蒸气进入F装置,也可使无水硫酸铜变蓝色
以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程:
【研究课题】探究乙二酸的某些性质
【查阅资料】乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,其主要物理常数如下:
名称 乙二酸 乙二酸晶体
分子式 H2C2O4 H2C2O4?2H2O
颜色状态 无色固体 无色晶体
溶解度(g) 8.6(20℃) -
熔点(℃) 189.5 101.5
密度(g?cm-3 1.900 1.650
又知:
①草酸在100℃时开始升华,157℃时大量升华,并开始分解.
②草酸钙不溶于水.
③草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊.
④草酸蒸气在低温下可冷凝为固体.
根据上述材料提供的信息,回答下列问题:
【提出猜想】
(猜想一)根据草酸晶体的组成对其分解产物进行猜想
设计方案:
(1)该小组同学猜想其产物为CO、CO2和H2O,请用下列装置组成一套探究实验装置(草酸晶体分解装置略,装置可重复使用,连接导管略去).
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A中水槽装冰水混合物、B中装氧化铜、C中装无水硫酸铜,D中装澄清石灰水、E中装碱石灰
请回答下列问题:
①装置的连接顺序为:A→
 

②检验产物中CO的实验现象是
 

③整套装置是否存在不合理之处,
 
(填是或否),若有该如何解决
 

 

(猜想二)乙二酸具有弱酸性
设计方案:
(2)该小组同学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
 
(填字母).
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH
C.测定草酸钠(Na2C2O4)溶液的pH
D.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
(猜想三)乙二酸具有还原性
设计方案:
(3)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性.配平该反应的离子方程式:
 
 MnO4-+
 
H2C2O4+
 
H+
 
Mn2++
 
CO2↑+
 
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(4)利用上述原理可定量测定某草酸晶体样品(含有H2C2O4?2H2O及其它一些杂质)中H2C2O4?2H2O的含量.
方法是:称取该样品0.12g,加适量水完全溶解,然后用0.020mol?L-1的酸性KMnO4溶液滴定至终点(杂质不参与反应),滴定前后滴定管中的液面读数如图所示(单位:mL),则该草酸晶体样品中H2C2O4?2H2O的质量分数为
 
.(已知相对原子质量:Mr(H2C2O4?2H2O)=126)

(11分)以下是某学习小组对乙二酸的某些性质进行研究性学习的过程:
[研究课题]探究乙二酸的某些性质
[查阅资料]乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,其主要物理常数如下:

名称
乙二酸
乙二酸晶体
分子式
H2C2O4
H2C2O4·2H2O
颜色状态
无色固体
无色晶体
溶解度(g)
8.6(20℃)

熔点(℃)
189.5
101.5
密度(g·cm-3)
1.900
1.650
又知:
草酸在100℃时开始升华,157℃时大量升华,并开始分解。
草酸钙不溶于水。
草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊。
草酸蒸气在低温下可冷凝为固体。
根据上述材料提供的信息,回答下列问题:
[提出猜想]
(猜想一)根据草酸晶体的组成对其分解产物进行猜想
设计方案:
(1)该小组同学猜想其产物为CO、CO2和H2O,请用下列装置组成一套探究实验装置(草酸晶体分解装置略,装置可重复使用,连接导管略去)。

A中水槽装冰水混合物、B中装氧化铜、C中装无水硫酸铜,D中装澄清石灰水、E中装碱石灰
请回答下列问题:
①装置的连接顺序为:A→_____________________________________________。
②检验产物中CO的实验现象是____________________________________________________________
③整套装置是否存在不合理之处,   (填是或否),若有该如何解决___________________________________________________________________________
(猜想二)乙二酸具有弱酸性
设计方案:
(2)该小组同学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______(填字母)。
A.将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中,溶液褪色
B.测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH
C.测定草酸钠(Na2C2O4)溶液的pH
D.将草酸溶液加入Na2CO3溶液中,有CO2放出
(猜想三)乙二酸具有还原性
设计方案:
(3)该小组同学向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入过量的草酸溶液,发现酸性KMnO4溶液褪色,从而判断草酸具有较强的还原性。配平该反应的离子方程式:
___MnO4+___H2C2O4 +___H+ ===___Mn2+ +___CO2↑+___H2O
(4)利用上述原理可定量测定某草酸晶体样品(含有H2C2O4·2H2O及其它一些杂质)中H2C2O4·2H2O的含量。
方法是:称取该样品0.12 g,加适量水完全溶解,然后用0.020 mol·L-1
的酸性KMnO4溶液滴定至终点(杂质不参与反应),滴定前后滴定管中的液面读数如图所示(单位:mL),则该草酸晶体样品中H2C2O4·2H2O的质量分数为_____________。
(已知相对原子质量:Mr(H2C2O4·2H2O)=126)

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