Question

12．草酸广泛分布于植物、动物体中，并在不同的生命体中发挥不同的功能．草酸还是一种重要的工业原料，在工农业生产中具有广泛的用途．回答下列问题：
（1）草酸是一种常见的有机化合物，结构简式为HOOC-COOH，其中碳元素的化合价为+3，草酸官能团的名称是羧基．
（2）已知草酸、碳酸的各级电离常数如表：

	草酸	碳酸
一级电离常数（Kad）	5.9×10-2	4.2×10-7
二级电离常数（Kad）	6.4×10-3	5.6×10-11

写出草酸溶液与少量碳酸钠固体反应的化学方程式：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O．
（3）人和动物摄入草酸过多，可能会导致结石．结石的主要成分是难解的草酸钙，草酸钙的溶度积常数表达式Ksp=c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-），．乙二胺四乙酸（也称“EDTA”）是一种能结合二价金属离子的试剂，因此该试剂能有效溶解结石，其溶解原理是草酸钙在人体体液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）结合Ca²⁺生成可溶性物质，平衡正向移动，结石逐渐溶解．
（4）将0.2mol/L的NaOH溶液缓缓地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，当滴入NaOH溶液的体积为7.5mL时，测得溶液为酸性，则HCO₄^-的电离程度大于C₂O₂的水解程度（填“大于”“等于”或“小于”）；当滴入NaOH溶液的体积为10mL时，c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）＜c（Na⁺）（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）草酸结晶水合物（H₂C₂O4•2H₂O） 的纯度可用KMnO₄溶液测定（杂质不与KMnO₄反应）．步骤是：
①称取0 500g草酸晶体样品，配制成100mL水溶液．该操作过程中选取的玻璃仪器有玻瑞棒、烧杯、量筒、100mL容量瓶、胶头滴管．
②用滴定管量取配制好的草酸溶液20.00mL于锥形瓶中，然后用浓度为0.200mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，直至溶液呈浅粉红色，且半分钟内不褪色，实验过程中消耗14.80ml KMnO₄溶液，则草酸晶体的纯度为（结果保留3位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）草酸的分子式是H₂C₂O₂，根据氢为+1价，氧为-2价，结合化合价代数和为为0，其中碳元素的化合价为+3，草酸官能团的名称是羧基；
（2）少量碳酸钠固体所以草酸过量，而根据草酸的电离度，草酸的酸性远大于碳酸的酸性，所以草酸一级电离产生的氢离子就可以将碳酸钠完全反应；
（3）CaC₂O₄的沉淀溶解平衡为：CaC₂O₄（s）?Ca²⁺（aq）+C₂O₄^2-（aq），难溶物溶度积等于电离产生离子的浓度幂之积，据此写出该温度下溶度积的表达式K_sp（CaC₂O₄）；根据平衡移动的原理分析解答；
（4）将0.2mol/L的NaOH溶液缓缓地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，当滴入NaOH溶液的体积为7.5mL时，得到草酸钠和草酸氢钠的混合溶液，溶液呈酸性，所以以草酸氢根离子的大于草酸根离子的水解；当滴入NaOH溶液的体积为10mL时，得到草酸钠，所以根据物料，2c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）=c（Na⁺），由此分析解答；
（5）①为了配制准确浓度的草酸溶液，所需要的实验仪器主要有天平（含砝码）、烧杯、药匙、100mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒等；
②发生反应：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根据方程式计算样品中草酸的质量，进而计算草酸的质量分数．

解答 解：（1）草酸的分子式是H₂C₂O₂，根据氢为+1价，氧为-2价，结合化合价代数和为为0，其中碳元素的化合价为+3，草酸官能团的名称是羧基，故答案为：+3；羧基；
（2）少量碳酸钠固体所以草酸过量，而根据草酸的电离度，草酸的酸性远大于碳酸的酸性，所以草酸一级电离产生的氢离子就可以将碳酸钠完全反应，所以反应的方程式为：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O，故答案为：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O；
（3）CaC2O₄的沉淀溶解平衡为：CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），难溶物溶度积等于电离产生离子的浓度幂之积，据此写出该温度下溶度积的表达式K_spCaC₂O₄）=c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-），草酸钙在人体体液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）结合Ca²⁺生成可溶性物质，平衡正向移动，结石逐渐溶解，故答案为：c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-）；草酸钙在人体体液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）结合Ca²⁺生成可溶性物质，平衡正向移动，结石逐渐溶解；
（4）将0.2mol/L的NaOH溶液缓缓地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，当滴入NaOH溶液的体积为7.5mL时，得到草酸钠和草酸氢钠的混合溶液，溶液呈酸性，所以以草酸氢根离子的大于草酸根离子的水解；当滴入NaOH溶液的体积为10mL时，得到草酸钠，所以根据物料，2c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）=c（Na⁺），所以c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）＜c（Na⁺），故答案为：大于；＜；
（5）①为了配制准确浓度的草酸溶液，所需要的实验仪器主要有天平（含砝码）、烧杯、药匙、100mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒等，故答案为：100 mL容量瓶、胶头滴管；
②在测定过程中，高锰酸钾为氧化剂，草酸为还原剂，反应的离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根据方程式可得关系式：
5H₂C₂O₄•2H₂O～2KMnO₄
5                           2
n                0.02mol/L×14.8×10^-3L×$\frac{100mL}{20mL}$     
解得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol
则m（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的纯度为：$\frac{0.4662g}{0.500g}$×100%=93.2%，
故答案为：93.2%．

点评 本题考查实验制备方案的设计、物质分离与提纯方法的综合应用，题目难度中等，涉及化学实验基本操作、工艺流程、氧化还原反应滴定计算、物质含量的测定等知识，根据题中已知条件确定生成物并写出反应方程式明确原理是解题关键，是对学生综合能力的考查．