Question

9．乙二酸俗稱草酸，其K₁=5.4×10^-2，K₂=5.4×10^-5．草酸和其鹽存在于自然界的植物中，草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽為難溶于水的白色沉淀．草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上發(fā)生分解．
回答下列問題：
（1）①鹵水豆腐和菠菜一起食用容易導致結石，鹵水豆腐中含有可溶性鈣鹽，菠菜中含有草酸，寫出導致結石的離子反應方程式Ca²⁺+H₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2H⁺．
②下列說法不正確的是D
A．向NaHCO₃溶液中加入草酸溶液，若產生大量氣泡則說明草酸的酸性比碳酸強
B．將等濃度的草酸和氫氧化鈉溶液等體積混合，測反應后溶液的pH，若溶液呈酸性則說明草酸是二元酸
C．用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定已知濃度的草酸，酚酞做指示劑，若消耗NaOH的物質的量近似是草酸的2倍則說明草酸是二元酸
D．向大量氯化鈣溶液中滴入幾滴碳酸鈉溶液，再加入草酸鈉溶液，利用此實驗現(xiàn)象可以證明草酸鈣
（2）①草酸晶體170℃以上發(fā)生分解，從元素組成和碳元素化合價分析：可能生成三種氧化物，則三種氧化物化學式為CO、CO₂、H₂O；也可能生成兩一種氧化物和一種酸，則該酸化學式為HCOOH．
②事實表明，草酸晶體170℃以上分解產物為三種氧化物．甲組同學欲按照如圖所示的裝置進行實驗，檢驗草酸晶體的分解產物．

裝置B的主要作用是冷卻草酸蒸氣，避免與澄清的石灰水作用產生白色沉淀，干擾二氧化碳的檢出
裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁
此裝置的不足之處是沒有尾氣處理裝置，不能檢驗CO、H₂O
（3）碳元素的穩(wěn)定價態(tài)為+4價，所以草酸具有還原性．
①草酸與酸性高錳酸鉀溶液混合時，發(fā)現(xiàn)開始溶液顏色變化不明顯，后來溶液迅速褪色，
解釋原因
產生的MnSO₄可作此反應的催化劑，導致后來反應突然加快
②測定某25ml草酸溶液的物質的量濃度，用amol/L酸性高錳酸鉀溶液滴定，滴定終點消耗酸性高錳酸鉀溶液Vml，寫出計算草酸溶液物質的量濃度的表達式：（只列式不做任何計算，寫出單位）$\frac{amol/L×VmL×\frac{5}{2}}{25mL}$
滴定終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時，溶液顏色恰好由無色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內不褪色．

Answer 1

分析 （1）①草酸為弱酸和鈣離子反應生成草酸鈣和氫離子；
②A．強酸能夠制取弱酸，向NaHCO₃溶液中加入草酸溶液，產生大量氣泡說明有二氧化碳生成；
B．等濃度的草酸和氫氧化鈉溶液等體積混合，若草酸為一元酸，兩者恰好反應，測反應后溶液的pH，可確定草酸是否為二元酸；
C．酸堿中和的本質為氫離子和氫氧根離子反應生成水，恰好中和為氫離子物質的量等于氫氧根離子物質的量，消耗NaOH的物質的量近似是草酸的2倍，說明草酸是二元酸；
D．向大量氯化鈣溶液中滴入幾滴碳酸鈉溶液，生成碳酸鈣沉淀，再加入草酸鈉溶液，沉淀不能說明是草酸鈣沉淀；
（2）①碳的氧化物為CO、CO₂，草酸晶體170℃以上發(fā)生分解，生成三種氧化物，化學式為CO、CO₂、H₂O，生成一種氧化物和一種酸，為HCOOH、CO₂；
②B裝置溫度較低，有冷凝作用，冷凝（水蒸氣和草酸），防止草酸進入裝置C反應生成沉淀而干擾CO₂的檢驗；草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳而使澄清石灰水變渾濁；CO有毒不能排放到空氣中，草酸受熱分解，分解時會產生一氧化碳和水，不能檢驗；
（3）①根據(jù)濃度、溫度、催化劑對化學反應速率的影響分析；
②草酸晶體滴入酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應，2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，根據(jù)反應方程式計算；
③滴定終點時，溶液由無色變成紫紅色，且半分鐘內不褪色．

解答 解：（1）①乙二酸俗稱草酸，化學式為：H₂C₂O₄，與豆腐中含有可溶性鈣鹽，反應生成草酸鈣和氫離子反應為：Ca²⁺+H₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2H⁺，
故答案為：Ca²⁺+H₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2H⁺；
②A．向NaHCO₃溶液中加入草酸溶液，若產生大量氣泡，說明草酸能制取碳酸，根據(jù)強酸制弱酸原理，則說明草酸的酸性比碳酸強，故A正確；
B．將等濃度的草酸和氫氧化鈉溶液等體積混合，兩者溶質的物質的量相等，測反應后溶液的pH，若溶液呈酸性，說明酸過量，則草酸是二元酸，故B正確；
C．酸堿中和的本質為氫離子和氫氧根離子反應生成水，酚酞做指示劑，若消耗NaOH的物質的量近似是草酸的2倍，則說明等物質的量氫氧化鈉和草酸，需消耗氫氧根離子是草酸物質的量的兩倍，則草酸是二元酸，故C正確；
D．向大量氯化鈣溶液中滴入幾滴碳酸鈉溶液，碳酸根離子和鈣離子反應生成碳酸鈣沉淀，再加入草酸鈉溶液，不能說明草酸鈣難溶，故D錯誤；
故答案為：D；
（2）①草酸晶體170℃以上發(fā)生分解，從元素組成和碳元素化合價分析：生成三種氧化物，反應為：HOOC-COOH$\frac{\underline{\;170℃\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，三種氧化物，化學式為CO、CO₂、H₂O，生成兩種氧化物和一種酸，反應為：HOOC-COOH$\frac{\underline{\;170℃\;}}{\;}$CO₂↑+HCOOH，一種酸為HCOOH，
故答案為：CO、CO₂、H₂O；HCOOH；
②草酸易揮發(fā)，導致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗，B裝置溫度較低，有冷凝作用，冷凝（水蒸氣和草酸），防止草酸進入裝置C反應生成沉淀而干擾CO₂的檢驗，
故答案為：冷卻草酸蒸氣，避免與澄清的石灰水作用產生白色沉淀，干擾二氧化碳的檢出；
草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解，如果草酸受熱分解，分解時會產生二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成難溶性的碳酸鈣沉淀而使澄清石灰水變渾濁，所以C中觀察到的現(xiàn)象是：有氣泡冒出且澄清石灰水變渾濁，說明有二氧化碳生成，
故答案為：有氣泡冒出，澄清石灰水變渾濁；
草酸晶體170℃以上發(fā)生分解，若按HOOC-COOH$\frac{\underline{\;170℃\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，分解，生成的CO為有毒氣體，不能直接排放到空氣中，生成的一氧化碳和水無法檢驗，
故答案為：沒有尾氣處理裝置，不能檢驗CO、H₂O；
（3）①酸性高錳酸鉀和草酸溶液在硫酸酸化條件下生成硫酸錳、硫酸鉀等，化學反應方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，隨著反應的進行，反應物濃度逐漸減小，化學反應速率減慢，因此不是濃度，反應放熱導致溫度升高，化學反應速率加快，催化劑可以加快化學反應速率，應為Mn²⁺對該反應起催化作用，
故答案為：產生的MnSO₄可作此反應的催化劑，導致后來反應突然加快；
②酸性高錳酸鉀和草酸溶液在硫酸酸化條件下生成硫酸錳、硫酸鉀等，化學反應方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，設草酸溶液的物質的量濃度為Cmol/L，則
2KMnO₄ ～5H₂C₂O₄
2mol             5mol
aV×10^-3mol     0.025L×c
C（H₂C₂O₄）=$\frac{amol/L×VmL×\frac{5}{2}}{25mL}$
故答案為：$\frac{amol/L×VmL×\frac{5}{2}}{25mL}$；
③草酸溶液無色，滴定終點時，滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時，溶液顏色恰好由無色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內不褪色，
故答案為：滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時，溶液顏色恰好由無色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內不褪色．

點評 本題考查草酸的性質實驗，側重考查學生知識綜合應用、實驗基本操作能力，綜合性較強，注意把握相關實驗基本方法和注意事項，注意滴定中經常根據(jù)關系式進行計算，題目難度中等．