Question

5．《化学反应原理》一书中，我们学习了两个重要的定量实验．请回答下列问题：
Ⅰ、某化学兴趣小组要完成中和热的测定．
（1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、5mol?L^-1 盐酸、0.55mol?L^-1NaOH溶液，尚缺少的实验玻璃用品是量筒、温度计．
（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？否（填“能”或“否”），其原因是金属易导热，热量散失导致误差大．
（3）他们记录的实验数据如下：

实 验 试剂如下：				溶 液 温 度		中和热△H
				t1	t2
①	50mL0.55mol．L-1NaOH	50mL.0.5mol．L-1HCl	20℃		23.3℃
②	50mL0.55mol．L-1NaOH	50mL.0.5mol．L-1HCl	20℃		23.5℃

已知：Q（放）=C m（t₂-t₁），反应后溶液的比热容C为4.18KJ?℃^-1?Kg^-1，m指溶液的质量，各物质的密度均为1g?cm^-3．
①计算分析△H=-56.8KJ/mol．（结果保留3位有效数字）
②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式：NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8KJ/mol．
Ⅱ、为了测定含有H₂C₂O₄•2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的试样中各物质的质量分数，进行如下实验：
①称取6.0g试样，加水溶解，配成250mL试样溶液．
②用酸式滴定管量取25.00mL试样溶液放入锥形瓶中，并加入2～3滴酚酞试液，用0.2500mol/L NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL．
③再取25.00mL试样溶液放入另一锥形瓶中，用0.1000mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00mL．
回答下列问题：
（1）已知：0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH约为3，其中含碳元素的粒子浓度由大到小的顺序为c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）．
（2）完成并配平下列离子方程式
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．
（3）步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，则测得的H₂C₂O₄•2H₂O的质量分数偏小．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（4）步骤③中判断滴定终点的方法是滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变．
（5）常温下0.01mol/L的H₂C₂O₄、KHC₂O₄、K₂C₂O₄溶液的pH如表所示：

	H2C2O4	KHC2O4	K2C2O4
pH	2.1	3.1	8.1

（i）写出H₂C₂O₄的电离方程式H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄-?H⁺+C₂O₄^2-．
（ii）KHC₂O₄溶液显酸性的原因是 （请用方程式并结合必要的文字回答该小题）HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，但其电离程度大于水解程．
（iii）向0.1mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是ad．
a．c（K⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2- ）       b．c（Na⁺）═c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）
c．c（K⁺）+c（Na⁺）═c（HC₂O₄^-）+c（C₂O₄^2- ）          d．c（K⁺）＞c（Na⁺）

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）根据中和热测定的实验步骤选用需要的仪器，然后判断还缺少的仪器；
（2）金属导热快，热量损失多；
（3）①先求出2次反应的温度差的平均值，根据公式Q=cm△T来求出生成0.025mol的水放出热量，最后根据中和热的概念求出中和热；
②根据中和热的概念以及热化学方程式的书写方法解答；
Ⅱ．（1）0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH约为3，溶液显酸性，草酸根离子电离大于水解；
（2）化合价有变化的是碳元素和锰元素，根据化合价变化配平；
（3）步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，导致标准溶液氢氧化钠的体积增大，测定、KHC₂O₄的含量增大，草酸含量减小；
（4）原溶液无色，KMnO₄为紫红色，当溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反应完全时，溶液呈紫红色且半分钟颜色不变；
（5）（i）常温下0.01mol/L的H₂C₂O₄pH为2.1，KHC₂O₄的pH为3.1，说明草酸是二元弱酸；
（ii）HC₂O₄^-既能够电离也能够水解，KHC₂O₄溶液显酸性，说明HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度；
（iii）a．根据物料守恒判断；
b．根据物料守恒、电荷守恒判断；
c．根据电荷守恒判断；
d．若恰好反应，c（K⁺）=c（Na⁺），此时溶液呈碱性，故加入的氢氧化钠的物质的量略少些．

解答 解：Ⅰ．（1）中和热的测定过程中，需要用量筒量取酸溶液、碱溶液的体积，需要使用温度计测量温度，所以还缺少温度计和量筒，
故答案为：量筒、温度计；
（2）不能将环形玻璃搅拌棒改为铜丝搅拌棒，因为铜丝搅拌棒是热的良导体，金属易导热，热量散失导致误差大，
故答案为：否；金属易导热，热量散失导致误差大；
（3）①第1次反应前后温度差为：3.3℃，第2次反应前后温度差为：3.5℃，平均温度差为3.4℃，
50mL0.55mol•L^-1NaOH与50mL0.5mol•L^-1HCl混合，氢氧化钠过量，反应生成了0.025mol水，50mL0.5mol•L^-1 盐酸、0.55mol•L^-1NaOH溶液的质量和为：m=100mL×1g/mL=100g，c=4.18J/（g•℃），代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出热量Q=4.18J/（g•℃）×100g×3.4℃=1.4212kJ，即生成0.025mol的水放出热量1.4212kJ，所以生成1mol的水放出热量为1.4212÷0.025=56.8kJ，即该实验测得的中和热△H=-56.8kJ•mol^-1，
故答案为：-56.8kJ•mol^-1；
②稀盐酸和NaOH稀溶液反应生成1mol水放热56.8KJ，该反应的热化学方程式为：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8kJ•mol^-1，
故答案为：HCl（aq）+NaOH（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H=-56.8kJ•mol^-1；
Ⅱ．（1）0.10mol/L KHC₂O₄溶液pH约为3，溶液显酸性，草酸根离子电离大于水解，含碳元素粒子浓度由大到小的顺序为：c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄），故答案为：c（HC₂O₄^-）＞c（C₂O₄^2-）＞c（H₂C₂O₄）；
（2）化合价C：+3→+4，改变量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改变量（7-2）×1=5，根据化合价升降总数相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根据C和Mn原子守恒，分别在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根据电荷守恒，在H⁺前配16，最后根据离子方程式两边的H个数相等，结合原子守恒，缺少项是水，水前面配8，经检验离子方程式两边的氧原子相等，得到离子方程式为：5C₂O₄²⁺+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O；
故答案为：5；2；16；10；2；8H₂O；
（3）步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，导致标准溶液氢氧化钠的体积增大，测定KHC₂O₄的含量增大，草酸含量减小；
故答案为：偏小；
（4）原溶液无色，而KMnO₄为紫红色，所以当溶液中的H₂C₂O₄和KHC₂O₄反应完全时，滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变；
故答案为：滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟颜色不变；
（5）（i）二元弱酸分步电离，草酸电离方程式为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-，HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，
故答案为：H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-；HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-；
（ii）HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，HC₂O₄^-既能够电离也能够水解，KHC₂O₄溶液显酸性，说明HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度，
故答案为：HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-，HC₂O₄^-+H2O?H₂C₂O₄+OH^-，但其电离程度大于水解程；
（iii）a．碳元素在溶液中存在形式有：HC₂O₄^-、H₂C₂O₄、C₂O₄^2-，根据物料守恒有c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-），故a正确；
b．由c（K⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（H₂C₂O₄）+c（C₂O₄^2-）、c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）可知，c（Na⁺）=c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故b错误；
c．根据电荷守恒有：c（K⁺）+c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）+c（OH^-），溶液呈中性，则c（H⁺）=c（OH^-），故c（K⁺）+c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-），故c错误；
d．若恰好反应，c（K⁺）=c（Na⁺），此时溶液呈碱性，故加入的氢氧化钠的物质的量略少些，故c（K⁺）＞c（Na⁺），故d正确；
故答案为：ad．

点评 本题考查中和热的测定，题目难度不大，注意热量计算公式的应用中c=4.18J/（g•℃），要注意热量单位的换算；通过草酸考查了多元弱酸的电离方程式书写、电解质溶液中的电荷守恒和物料守恒、草酸的还原性，题目难度较大．