Question

2．草酸（H₂C₂O₄）是一种二元弱酸，部分性质如下：能溶于水，易溶于乙醇；大约在175℃升华（175℃以上分解生成H₂O、CO₂和CO）；H₂C₂O₄+Ca（OH）₂=CaC₂O₄↓+2H₂O．现用H₂C₂O₄进行如下实验：
（一） 探究草酸的不稳定性
通过如图实验装置验证草酸受热分解产物中的CO₂和CO，A、B、C中所加入的试剂分别是：

A、乙醇  B、Ca（OH）₂或Ba（OH）₂C、NaOH溶液．
（1）B中盛装的试剂Ca（OH）₂或Ba（OH）₂（填化学式）
（2）A中加入乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免对CO₂的检验造成干扰．
（二） 探究草酸的酸性
将0.01mol草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）加入到100ml 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈碱性，其原因是C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-（用离子方程式表示）．
（三） 用酸性KMnO₄溶液与H₂C₂O₄溶液反应来探究影响化学反应速率的因素
I、实验前先用酸性KMnO₄标准溶液滴定未知浓度的草酸
反应原理：□MnO₄^-+□H₂C₂O₄+□6H⁺=□Mn²⁺+□CO₂↑+□H₂O
（1）配平上述离子方程式．
（2）滴定时KMnO₄溶液应盛装于酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中．
Ⅱ、探究影响化学反应速率的因素
如表列出了在“探究影响化学反应速率的因素”实验中得出的部分实验数据：

实验组别	c（H2C2O4） /（mol/L）	V（H2C2O4） /ml	c（KMnO4） /（mol/L）	V（KMnO4） /ml	c（H2SO4） /（mol/L）	褪色所需时间	实验 目的
1	0.2	2	0.0025	4	0.12	6′55″	（a）探究KMnO4溶液浓度对化学反应速率的影响
	0.2	2	0.005	4	0.12	5′17″
	0.2	2	0.01	4	0.12	3′20″
	0.2	2	0.02	4	0.12	9′05″
	0.2	2	0.03	4	0.12	11′33″
	0.2	2	0.04	4	0.12	14′20″

请回答：
（1）实验目的（a）是探究KMnO₄溶液浓度对化学反应速率的影响；
（2）根据表中数据在右边坐标中画出反应褪色所需时间随KMnO₄溶液浓度的变化关系图象；
（3）若要探究催化剂对该反应速率的影响应选择MnSO₄而不选MnCl₂作为催化剂，其原因是氯离子可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应．

Answer 1

分析 （一）①草酸与氢氧化钙反应生成醋酸钙沉淀，干扰二氧化碳的检验，所以A中的乙醇目的是除去草酸，则B中的试剂是Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液，目的是检验二氧化碳的存在；
②草酸能够与检验二氧化碳的氢氧化钡或氢氧化钙反应生成沉淀，干扰二氧化碳的检验，用乙醇的目的是除去草酸；
（二）草酸为二元弱酸，二者恰好反应生成草酸钠，草酸根离子部分水解，溶液显示碱性；
（三）I．①高锰酸根离子中Mn元素的化合价从+7价降低到+2价，得到5个电子，草酸中C元素的化合价从+3价升高到+4价，共失去2个电子，根据得失电子守恒配平该反应；
②高锰酸钾的氧化性强，易腐蚀碱式滴定管的胶管，应该选用酸式滴定管盛放高锰酸钾；
II．（1）当分析某一因素对化学反应速率的影响时，其它物理量要相同，该组除了KMnO₄溶液浓度不同以外，其它条件完全相同；
（2）根据表中数据描点作图，注意关键点；
（3）选择MnSO₄而不选MnCl₂作为催化剂，是因为能发生2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．

解答 解：（一）①草酸混合气体中含有未分解的草酸，草酸与氢氧化钙反应生成醋酸钙沉淀，干扰二氧化碳的检验，所以A中的乙醇目的是除去草酸，则B中的试剂是Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液，目的是检验二氧化碳的存在，C中氢氧化钠的作用是除去二氧化碳，以便检验CO的存在，
故答案为：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②草酸能够与检验二氧化碳的氢氧化钡或氢氧化钙反应生成沉淀，会影响二氧化碳的测定，故A中乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免对CO₂的检验造成干扰，
故答案为：除去H₂C₂O₄，避免对CO₂的检验造成干扰；
（二）草酸是二元酸，与氢氧化钠反应时二者恰好完全反应，若草酸是强酸，则反应后的溶液为中性，现在溶液呈碱性，说明草酸为弱酸，草酸根离子水解，使溶液呈碱性，离子方程式为：C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，
故答案为：C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-；
（三）I．①高锰酸根离子中Mn元素的化合价从+7价降低到+2价，得到5个电子，草酸中C元素的化合价从+3价升高到+4价，共失去2个电子，根据得失电子守恒，则高锰酸根离子的系数是2，草酸的系数是5，根据元素守恒配平Mn²⁺、CO₂的系数，最后根据电荷守恒配平氢离子、水的系数，配平后的反应为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：2；5； 6H⁺；2；10；8；
②高锰酸钾的氧化性强，所以不能用碱式滴定管，易腐蚀碱式滴定管的胶管，所以用酸式滴定管盛放高锰酸钾，
故答案为：酸式；
II．（1）由表中数据可知，草酸的浓度、体积都不变，稀硫酸的浓度不变，KMnO₄浓度变化，该组除了KMnO₄溶液浓度不同以外，其它条件完全相同，所以探究KMnO₄溶液浓度不同对化学反应速率影响，
故答案为：探究KMnO₄溶液浓度对化学反应速率的影响；
（2）根据表中的褪色时间可作图，如c（KMnO₄）=0.0025mol/L，褪色所需时间6′55″，描点，依此类推，可得图：


，


故答案为：；
（3）若要探究催化剂对该反应速率的影响选择，选择硫酸锰，而不选氯化锰，是因为在酸性条件下，高锰酸根离子能将氯离子氧化成氯气，自身被还原成二价锰离子，反应方程式为2MnO₄^-+10Cl^-+16H⁺=5Cl₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：氯离子可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应．

点评 本题考查对草酸性质的探究实验的设计与评价、化学方程式的配平及气体的检验，题目难度中等，试题知识点较多、综合性较强，充分考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力，明确实验目的及常见物质的性质及检验方法为解答关键，注意掌握性质实验方案设计与评价原则．