Question

7．已知：乙二酸俗称草酸（结构简式为HOOC-COOH，可简写为H₂C₂O₄）．25℃时，草酸的电离平衡常数为K₁=5.0×10^-2，K₂=5.4×10^-5；碳酸（H₂CO₃）的电离平衡常数为K₁=4.5×10^-7，K₂=4.7×10^-11．草酸钙的Ksp=4.0×10^-8，碳酸钙的Ksp=2.5×10^-9．回答下列问题：
（1）写出水溶液中草酸的电离方程式H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺；．
（2）相同条件下物质的量浓度都为0.1mol/L的Na₂C₂O₄溶液的pH比Na₂CO₃溶液的pH小  （填“大”、“小”或“相等”）．
（3）常温下将0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL混合，则混合后溶液中阴离子浓度的大小顺序为c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）．
（4）实验室常用酸性高锰钾溶液滴定草酸来测定草酸溶液的浓度．高锰酸钾溶液常用稀硫酸（填“稀硫酸”、“稀硝酸”、“稀盐酸”）酸化，已知酸性高锰酸钾和草酸反应的现象是有气泡产生，紫色消失，其反应的离子方程式为6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（5）草酸钙结石是五种肾结石里最为常见的一种．患草酸钙结石的病人多饮白开水有利于结石的消融．请用必要的化学原理和简要的文字说明其原因CaC₂O₄（s）?C₂O₄^2-（aq）+Ca²⁺（aq）；多饮水使平衡向溶解方向移动，从而加速结石消融．
（6）往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，发生反应的离子方程式为2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-．
（7）25℃时，向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入c mol/L的草酸钾溶液20mL后，有草酸钙沉淀生成，则c的最小值为3.2×10^-3．

Answer 1

分析 （1）草酸是二元弱酸，分步电离；
（2）相同条件下，酸的电离平衡常数越大，其电离程度越大，则酸根离子的水解程度越大，溶液的碱性越强；
（3）常温下，0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL恰好反应生成草酸钠，草酸根离子易水解而使其溶液呈碱性，但第一步水解大于第二步；
（4）酸性高锰酸钾具有强氧化性，能氧化强还原性的物质；
酸性高锰酸钾和草酸发生氧化还原反应生成锰离子、二氧化碳和水；
（5）草酸钙在水溶液里存在电离平衡，加水促进平衡向溶解的方向移动；
（6）根据电离平衡常数可知：H₂C₂O₄＞H₂CO₃＞HCO₃^-，故往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，能反应生成HCO₃^-和C₂O₄^2-；
（7）依据碳酸钙溶度积常数计算钙离子浓度，等体积混合后钙离子和草酸根离子浓度减少一半，根据草酸钙的溶度积常数计算得到醋酸根离子的最小浓度．

解答 解：（1）草酸是二元弱酸，在水溶液里存在两步电离，第一步电离程度大于第二步，其电离方程式分别为：H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺，故答案为：H₂C₂O₄?HC₂O₄^-+H⁺、HC₂O₄^-?C₂O₄^2-+H⁺；
（2）草酸的第二步电离平衡常数大于碳酸的第二步电离平衡常数，电离平衡常数越小，其酸根离子的水解程度越大，所以碳酸根离子的水解程度大于草酸根离子，导致草酸钠的pH小于碳酸钠，
故答案为：小；
（3）常温下，0.4mol/L的KOH溶液20mL与0.2mol/L的草酸溶液20mL恰好反应生成草酸钠，醋酸根离子易水解而使其溶液呈碱性，但第一步水解大于第二步，两步水解都生成氢氧根离子，所以溶液中阴离子浓度大小顺序是
c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-），
故答案为：c（C₂O₄^2-）＞c（OH^-）＞c（HC₂O₄^-）；
（4）由于利用高锰酸钾溶液进行滴定来测量亚铁离子的含量，加入的酸不能具有氧化性，所以不可以用硝酸；盐酸中的氯离子具有还原性，能够被高锰酸钾氧化，对测定结果产生影响，所以不可以用盐酸；
故实验中所用的KMO₄溶液要进行酸化，用于酸化的酸是：稀硫酸，
酸性高锰酸钾和草酸反应生成锰离子、二氧化碳和水，离子反应方程式为：6H⁺+2 MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：稀硫酸；6H⁺+2 MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（5）草酸钙在水溶液里存在电离平衡，向溶液中加水时，溶液中草酸根离子和钙离子浓度都减小，导致平衡向正反应方向移动，从而加速结石消融，
故答案为：CaC₂O₄（s）?C₂O₄^2-（aq）+Ca²⁺（aq）；多饮水使平衡向溶解方向移动，从而加速结石消融；
（6）根据电离平衡常数可知：H₂C₂O₄＞H₂CO₃＞HCO₃^-，故往Na₂CO₃溶液中加入少量草酸溶液，反应生成HCO₃^-和C₂O₄^2-，故离子方程式为：2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-，故答案为：2CO₃^2-+H₂C₂O₃=2HCO₃^-+C₂O₄^2-；
（7）25℃时，向20mL碳酸钙的饱和溶液中逐滴加入c mol/L的草酸钾溶液20mL后，有草酸钙沉淀生成；
碳酸钙的K_sp=2.5×10^-9=c（Ca²⁺）c（CO₃^2-），饱和溶液中钙离子浓度c（Ca²⁺）=5×10^-5mol/L，等体积混合后溶液中c（Ca²⁺）=2.5×10^-5mol/L，草酸钙的K_sp=4.0×10^-8 =c（Ca²⁺）c（C₂O₄^2-）=2.5×10^-5mol/L×$\frac{c}{2}$mol/L，
c=$\frac{4×1{0}^{-8}×2}{2.5×1{0}^{-5}}$=3.2×10^-3，
故答案为：3.2×10^-3．

点评 本题考查了弱电解质的电离、难溶物的溶解平衡，明确弱电解质电离特点及溶度积常数的运用是解本题关键，难度中等．