Question

3．乙二酸（HOOC-COOH）俗称草酸．草酸晶体的化学式为H₂C₂O₄•2H₂O，草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解产生CO、CO₂和H₂O，单酸蒸气在低温下可冷凝为固体；草酸是一种二元弱酸但酸性比碳酸强，具有还原性能使酸性高锰酸钾溶液褪色，草酸钙难溶于水，回答下列问题：
（1）写出草酸晶体受热分解的化学方程式H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O．
（2）可用下列装罝验证草酸晶体的分解产物（草酸晶体分解装置、夹待装置及连接导管均略去）．

①装置的连接顺序为：A、CDEDEB、D
②A装置的作用是除去混合气体中的草酸蒸气，检验产物中有CO的实验现象是B中的固体由黑色变为紫红色，B后D装置中的澄清石灰水变浑浊．
③写出整套装置存在不合理之处无CO的尾气处理装置．
（3）下列叙述能说明草酸具有弱酸性的是bd．
a．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色
b．测定草酸钠（Na₂C₂O₄）溶液的pH
c．等体积等浓度的草酸溶液和稀硫酸，稀硫酸消牦碱的能力强
d．pH=2的草酸溶液和稀硫酸，分别稀释100倍后前者pH小 
e．将草酸晶体加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出
（4）已知：NH₃•H₂O?NH₄⁺+OH^-，K_b=1.85×10^-5
H₂C₂O₄?H⁺+HC₂O₄^-K_a1=5.4×10^-2
HC₂O₄^-?H⁺+C₂O₄^2-K_a2=5.4×10^-5
则（NH₄）₂C₂O₄溶液的pH＜7（填“＞”或“＜”或“=”）．
（5）可用0.10mol/L酸性KMnO₄标准溶液来滴定未知浓度的草酸溶液．
①确定过程中发生反成的离子方程式为2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②滴定过程中操作滴定管的图示正确的是A．

③每次准确量取25.00mL草酸溶液，滴定三次分别消耗0.10mol/L酸性KMnO₄标准溶液的体积是20.00mL、
19.80mL、20.20mL，则该草酸溶液的物质的量浓度为0.20mol/L．

Answer 1

分析 （1）草酸分解产生CO、CO₂和H₂O，反应方程式为H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）①猜想其产物为CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃时开始升华，157℃时大量升华，并开始分解．草酸钙不溶于水、草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊、草酸蒸气在低温下可冷凝为固体，分析可知先冷凝挥发出的草酸，再检验水蒸气的生成，检验二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通过灼热的氧化铜检验一氧化碳气体的存在，利用反应后生成的二氧化碳通入澄清石灰水变浑浊证明一氧化碳的存在；
②草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊，A装置的作用是除去混合气体中的草酸蒸气，检查CO的现象为B中黑色氧化铜变红色，B后D装置中的澄清石灰水变浑浊；
③一氧化碳有毒，会污染空气，需要吸收处理装置；
（3）证明草酸具有弱酸性，需要证明草酸在溶液中部分电离，存在电离平衡；
（4）由表格可知，K₁＞K，根据越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH₄⁺更弱，水解显酸性，pH＜7；
（5）①高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5：2，故反应的方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根据滴定管的使用规则，滴定时，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打开；
③滴定三次分别消耗的KMnO₄溶液的体积是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的体积平均为是$\frac{20.00mL+19.80mL+20.20mL}{3}$=20mL，
n（高锰酸钾）=0.10mol/L×0.02L=0.002mol，则根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算c．

解答 解：（1）草酸分解产生CO、CO₂和H₂O，反应方程式为H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O，
故答案为：H₂C₂O_4•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO↑+CO₂↑+3H₂O；
（2）①分解产物为CO、CO₂和H₂O，检验时应该先用无水硫酸铜检验水蒸气，然后用澄清石灰水检验二氧化碳，最后用加热的CuO和澄清石灰水检验CO，所以仪器的连接顺序为：A→C→D→E→B→D，
故答案为：A C B D；
②草酸蒸气能使澄清石灰水变浑浊，A装置的作用是除去混合气体中的草酸蒸气，当装置B中黑色固体变成红色，且装置D澄清石灰水变浑浊，则证明混合气体中含有CO，
故答案为：除去混合气体中的草酸蒸气；B中的固体由黑色变为紫红色，B后D装置中的澄清石灰水变浑浊；
③一氧化碳有毒污染空气，需要吸收处理装置，一氧化碳尾气的处理方法为点燃，操作时将气体通到酒精灯火焰上燃烧，
故答案为：无CO的尾气处理装置；
（3）a．将草酸晶体溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，只能说明酸碱反应，不能说明草酸是弱酸，故a错误；
b．测定草酸钠（Na₂C₂O₄）溶液的pH，若显碱性，证明草酸根离子水解，证明草酸是弱酸，故b正确；
c．等体积等浓度的草酸溶液和稀硫酸，稀硫酸为二元强酸，消牦碱的能力比草酸强，但不能说明草酸为弱酸，故c错误；
d．草酸和硫酸都是二元酸，测定相同浓度的草酸和硫酸溶液的pH，若不同PH大的为草酸证明存在电离平衡，故d正确；
e．将草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，只能说明草酸酸性大于碳酸，但不能证明草酸是弱酸，故e错误；
故答案为：bd；
（4）由表格可知，K₁＞K，根据越弱越水解，（NH₄）₂C₂O₄中NH4+更弱，水解显酸性，pH＜7；
故答案为：＜；
（5）①高锰酸钾具有强氧化性，把草酸中的C从+3价氧化成+4价的二氧化碳，Mn元素从+7价变化到+2价的锰离子，由于草酸分子中有2个C原子，所以高锰酸钾与草酸的反应比例为 5：2，故反应的方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②根据滴定管的使用规则，滴定时，左手包住滴定管的活塞控制液滴的滴出，防止活塞被意外打开，即如图A所示操作；
故答案为：A；
③滴定三次分别消耗的KMnO₄溶液的体积是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的体积平均为是$\frac{20.00mL+19.80mL+20.20mL}{3}$=20mL，
n（高锰酸钾）=0.10mol/L×0.02L=0.002mol，则：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2mol    5mol
0.002mol c×0.025L
解得c=0.20mol/L，
故答案为：0.20mol/L．

点评 本题考查了性质实验方案设计的方法，涉及化学实验、氧化还原反应、离子反应及化学计算相关知识，题目难度较大，注意掌握探究物质性质实验方案设计的方法，明确物质性质及实验操作方法为解答关键，试题有利于提高学生的分析、理解能力及化学实验能力．