Question

9．乙二酸俗称草酸是一种二元弱酸（结构简式为HOOC-COOH，可简写为H₂C₂O₄），它是一种重要的化工原料．（常温下0.01mol/L的H₂C₂O₄、KHC₂O₄、K₂C₂O₄溶液的pH如表所示）填空：

	H2C2O4	KHC2O4	K2C2O4
pH	2.1	3.1	8.1

（1）写出H₂C₂O₄的电离方程式H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-、HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-．
（2）KHC₂O₄溶液显酸性的原因是HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度．
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⁺）
（3）H₂C₂O₄与酸性高锰酸钾溶液反应，现象是有气泡（CO₂）产生，紫色消失．写出反应的离子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．又知该反应开始时速率较慢，随后大大加快，可能的原因是反应生成的Mn²⁺对该反应具有催化作用．
（4）某同学设计实验如图所示：两个烧杯中的试管都分别盛有2mL0.1mol/LH₂C₂O₄溶液和4mL 0.1mol/L 酸性KMnO₄溶液，分别混合并振荡，记录溶液褪色所需时间．该实验目的是研究温度对反应速率的影响，但该实验始终没有看到溶液褪色，推测原因KMnO₄溶液过量．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）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；
A．根据物料守恒判断；
B．根据电荷守恒判断；
C．根据物料守恒、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；
（3）草酸和高锰酸钾溶液反应在酸性溶液中 发生氧化还原反应，草酸被氧化为二氧化碳，高锰酸钾被还原为锰离子；反应开始时速率较慢，随后大大加快，说明生成的Mn²⁺对该反应具有催化作用；
（4）两烧杯中水的温度不同，该实验是研究温度对反应速率的影响；草酸与高锰酸钾反应的物质的量之比为5：2，据此分析．

解答 解：（1）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-；
（2）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；
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．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B错误；
C．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：HC₂O₄^-的电离程度大于水解程度；AD；
（3）草酸和高锰酸钾溶液反应在酸性溶液中 发生氧化还原反应，草酸被氧化为二氧化碳，高锰酸钾被还原为锰离子，反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，反应开始时速率较慢，随后大大加快，说明生成的Mn²⁺对该反应具有催化作用，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；反应生成的Mn²⁺对该反应具有催化作用；
（4）两烧杯中水的温度不同，该实验是研究温度对反应速率的影响；草酸与高锰酸钾反应的物质的量之比为5：2，试管中草酸与高锰酸钾物质的量之比为1：2，高锰酸钾过量，不能完全反应，所以不褪色，
故答案为：温度对反应速率的影响；KMnO₄溶液过量．

点评 本题考查弱电解质的电离平衡及其应用，题目难度中等，涉及草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、草酸的还原性以及影响化学反应速率的因素的探究，试题培养了学生的分析能力及灵活应用能力．