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【题目】乙二酸(H2C2O4)俗称草酸,是二元弱酸。回答下列问题:

(1)在恒温、恒容密闭容器中发生反应:H2C2O4(s)H2O(g)+CO(g)+CO2(g),下列描述能说明反应已经达到平衡状态的是____________(填标号)。

A.压强不再变化 B.CO2(g)的体积分数保持不变

C.混合气体密度不再变化 D.混合气体平均摩尔质量保持不变

(2)草酸溶液中各离子浓度分数δ(X)随溶液pH变化的关系如图所示:

①当溶液中含碳粒子的主要存在形态为C2O42-时,溶液的酸碱性为____________(填标号)。

A.强酸性 B.弱酸性 C.中性 D.碱性

②25℃时,反应C2O42-+H2C2O4-2HC2O4-的平衡常数的对数值1gK=____________。

(3)向10mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液中逐滴加入0.1mol·L-1NaOH溶液,当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时,加入V(NaOH)____________10mL(填“>”“=”或“<”)。

(4)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)为无色,某同学设计实验测定其纯度。实验过程如下:称取mg草酸晶体于试管中,加水完全溶解用cmol·L-1酸性KMnO4标准溶液进行滴定,则达到滴定终点时的现象是____________;该过程中发生反应的离子方程式为____________;滴定过程中消耗VmLKMnO4标准溶液,草酸晶体纯度为____________。

【答案】 AC BCD 3 > 当滴入最后一滴标准液时,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内溶液颜色不再改变 2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O 0.315cV/m

【解析】(1)在温度、体积不变时,压强和气体的总量成正比,由于反应物为固体,所以当反应向左进行时,气体总量减小,压强变小,当压强不再变化时,说明反应已经达到平衡状态,A正确;由于反应物为固体,生成物为气体,三种气体为固定组成,所以CO2(g)的体积分数保持不变时,不能说明反应已经达到平衡状态,B错误;反应向左进行时,气体总质量减小,容器的体积不变,所以混合气体密度不再发生变化时,说明反应已经达到平衡状态,C正确;由于反应物为固体,生成物为气体,三种气体为固定组成,所以三种气体的平均摩尔质量始终保持不变,不能说明反应已经达到平衡状态,D错误;正确选项AC。

(2)①根据图示可知,第一条曲线代表草酸,第二条曲线代表草酸氢根离子,第三条曲线代表草酸根离子,所以当溶液中含碳粒子的主要存在形态为C2O42-时,溶液可能为弱酸性、中性、碱性;正确答案: BCD。

②根据图示可知:当pH=1.2时,c(HC2O4-)= c(H2C2O4),K1= c(HC2O4-)×c(H+)/ c(H2C2O4)=10-1.2;当pH=4.2时,c(HC2O4-)= c(C2O42-),K2= c(C2O42-)×c(H+)/ c(HC2O4-) =10-4.2;反应C2O42-+H2C2O4-2HC2O4-的平衡常数K= c2(HC2O4-)/c(C2O42-)×c(HC2O4-)= K1/ K2=10-1.2/10-4.2=103,平衡常数的对数值1gK=1g103=3,正确答案:3。

(3)根据电荷守恒:c(H+)+c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)+c(OH-)可知,当溶液中c(Na+)=2c(C2O42-)+c(HC2O4-)时, c(H+)= c(OH-),如果V(NaOH)=10mL,和10mL0.1mol·L-1H2C2O4溶液反应生成草酸氢钠溶液,由图示可知,草酸氢钠溶液显酸性,要想保持溶液为中性,氢氧化钠溶液适当过量,因此V(NaOH) >10mL;正确答案:>。

(4)草酸晶体(H2C2O4·2H2O)具有还原性,被酸性KMnO4溶液氧化为二氧化碳,导致KMnO4溶液褪色,当草酸反应完后,KMnO4溶液颜色不再褪色,达到滴定终点,现象为当滴入最后一滴标准液时,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内溶液颜色不再改变;反应的离子方程式为2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O; 根据反应关系可知:2KMnO4--5H2C2O4,反应消耗KMnO4的量为c×V×10-3mol,则H2C2O4的量为2.5c×V×10-3mol,草酸晶体的质量为2.5c×V×10-3×126g=0.315cV g;草酸晶体纯度为 0.315cV/m;正确答案:当滴入最后一滴标准液时,溶液由无色变成紫红色,且半分钟内溶液颜色不再改变;2MnO4-+6H++5H2C2O4=2Mn2++10CO2↑+8H2O; 0.315cV/m。

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