Question

7．草酸是植物（特别是草本植物）常具有的成分，具有广泛的用途．草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热易脱水、升华，170℃以上分解．常温下它的电离常数K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．回答下列问题：
（1）拟用下列装置分解草酸制备少量纯净的CO，其合理的连接顺序为B-E-D（填字母序号）．

（2）相同温度条件下，分别用3支试管按下列要求完成实验：

试管	A	B	C
加入试剂	4mL 0.01mol/L KMnO4 1ml 0.1moL/L H2SO4 2mL 0.1mol/L H2C2O4	4mL 0.02mol/L KMnO4 1ml 0.1moL/L H2SO4 2mL 0.1mol/L H2C2O4	4mL 0.03mol/L KMnO4 1ml 0.1moL/L H2SO4 2mL 0.1mol/L H2C2O4
褪色时间	28秒	30秒	不褪色

写出试管B的离子方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；上述实验能否说明“相同条件下，反应物浓度越大，反应速率越快”？能（选填“能”或“不能”）；简述你的理由：实验中KMnO₄的浓度c_B＞c_A，且其反应速率ν_B＞ν_A．
（3）设计实验证明草酸为弱酸的方案及其现象均正确的有AC（填序号）．
A．室温下，取0.010mol/L的H₂C₂O₄溶液，测其pH=2；
B．室温下，取0.010mol/L的NaHC₂O₄溶液，测其pH＞7；
C．室温下，取pH=a（a＜3）的H₂C₂O₄溶液稀释100倍后，测其pH＜a+2；
D．标况下，取0.10mol/L的H₂C₂O₄溶液100mL与足量锌粉反应，收集到H₂体积为224mL；
（4）为测定某H₂C₂O₄溶液的浓度，取20.00mL H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，滴入2-3滴指示剂，用0.1000mol/L的NaOH溶液进行滴定，并进行3次平行实验，所用NaOH溶液体积分别为19.98mL、20.02mL和22.02mL．
①所用指示剂为酚酞；滴定终点时的现象为锥形瓶内溶液由无色变成（粉）红色，且半分钟内不变化；
②H₂C₂O₄溶液物质的量浓度为0.05000mol/L；
③下列操作会引起测定结果偏高的是AD（填序号）．
A．滴定管在盛装NaOH溶液前未润洗
B．滴定过程中，锥形瓶震荡的太剧烈，以致部分液体溅出
C．滴定前读数正确，滴定终点时俯视读数
D．滴定前读数正确，滴定终点时仰视读数．

Answer 1

分析 （1）用下列装置分解草酸制备少量纯净的CO，草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解，据此选择；
（2）酸性溶液中高锰酸钾溶液氧化草酸生成二氧化碳；相同条件下增大高锰酸钾溶液浓度，反应速率增大；
（3）证明草酸为弱酸需要证明溶液中存在电离平衡，弱酸形成的强碱弱酸盐是否水解或者与等浓度的强酸酸性强弱比较分析；
（4）①强碱滴定弱酸到反应终点生成草酸钠，生成的为强碱弱酸盐显碱性，所以选择酚酞作指示剂；
②H₂C₂O₄+2NaOH=Na₂C₂O₄+2H₂O，结合化学反应定量关系计算；
③滴定操作误差分析可以把失误归结为消耗滴定管中溶液体积的变化分析判断一下结果，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$；

解答 解：（1）拟用下列装置分解草酸制备少量纯净的CO，草酸晶体分解生成二氧化碳、一氧化碳、水，利用发生装置B分解晶体，气体通过装置E吸收二氧化碳，利用排水法收集一氧化碳，其合理的连接顺序为B-E-D，
故答案为：B-E-D；
（2）酸性溶液中高锰酸钾溶液氧化草酸生成二氧化碳，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8 H₂O，硫酸、草酸浓度相同，改变高锰酸钾溶液浓度分析反应速率变化，高锰酸钾溶液浓度越大，反应速率越快，实验中KMnO₄的浓度c_B＞c_A，且其反应速率ν_B＞ν_A，上述实验能说明相同条件下，反应物浓度越大，反应速率越快，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8 H₂O；能；实验中KMnO₄的浓度c_B＞c_A，且其反应速率ν_B＞ν_A；
（3）A．草酸为二元酸，若为强酸电离出氢离子浓度为0.02mol/L，PH小于2，室温下，取0.010mol/L的H₂C₂O₄溶液，测其pH=2，说明存在电离平衡，证明酸味弱酸，故A正确；
B．室温下，取0.010mol/L的NaHC₂O₄溶液，测其pH＞7，说明HC₂O₄^-离子水解溶液显碱性，证明草酸氢根离子为弱酸阴离子，但不能证明草酸为弱酸，故B错误；
C．室温下，取pH=a（a＜3）的H₂C₂O₄溶液稀释100倍后，测其pH＜a+2，说明稀释促进电离，溶液中存在电离平衡，为弱酸，故C正确；
D．标况下，取0.10mol/L的H₂C₂O₄溶液100mL与足量锌粉反应，收集到H₂体积为224mL，强酸和弱酸都符合，和强酸弱酸无关，故D错误；
故答案为：AC；
（4）①强碱滴定弱酸到反应终点生成草酸钠，生成的为强碱弱酸盐显碱性，所以选择酚酞作指示剂，滴入最后一滴锥形瓶内溶液由无色变成（粉）红色，且半分钟内不变化，
故答案为：酚酞；锥形瓶内溶液由无色变成（粉）红色，且半分钟内不变化；
②取20.00mL H₂C₂O₄溶液于锥形瓶中，滴入2-3滴指示剂，用0.1000mol/L的NaOH溶液进行滴定，并进行3次平行实验，所用NaOH溶液体积分别为19.98mL、20.02mL和22.02mL，其中22.02mL误差太大，消耗平均体积=$\frac{19.98ml+20.02ml}{2}$=20ml，
              H₂C₂O₄+2NaOH=Na₂C₂O₄+2H₂O，
                1                2
    0.020L×c           0.1000mol/L×0.020l
c=0.05000mol/L，
故答案为：0.05000mol/L；
③滴定操作误差分析可以把失误归结为消耗滴定管中溶液体积的变化分析判断一下结果，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$，
A．滴定管在盛装NaOH溶液前未润洗，导致溶液浓度减小，消耗标准溶液体积增大，测定结果偏高，故A正确；
B．滴定过程中，锥形瓶震荡的太剧烈，以致部分液体溅出，待测液减小，消耗标准溶液体积减小，测定结果偏低，故B错误；
C．滴定前读数正确，滴定终点时俯视读数，读取的标准溶液体积减小，测定标准溶液难度偏低，故C错误；
D．滴定前读数正确，滴定终点时仰视读数，读取标准溶液体积增大，测定结果偏高，故D正确；
故答案为：A D．

点评 本题考查了物质分解产物的分析判断、实验验证方法、弱电解质的电离平衡、滴定实验的步骤、过程、反应终点判断方法和计算等，掌握基础是解题关键，题目难度中等．