Question

（11分）以下是某學習小組對乙二酸的某些性質進行研究性學習的過程：

[研究課題]探究乙二酸的某些性質

[查閱資料]乙二酸（HOOC－COOH）俗稱草酸，其主要物理常數如下：

名稱	乙二酸	乙二酸晶體
分子式	H2C2O4	H2C2O4·2H2O
顏色狀態	無色固體	無色晶體
溶解度（g）	8.6（20℃）	—
熔點（℃）	189.5	101.5
密度（g·cm－3）	1.900	1.650

又知：

草酸在100℃時開始升華，157℃時大量升華，并開始分解。

草酸鈣不溶于水。

草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁。

草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體。

根據上述材料提供的信息，回答下列問題：

[提出猜想]

（猜想一）根據草酸晶體的組成對其分解產物進行猜想

設計方案：

（1）該小組同學猜想其產物為CO、CO2和H2O，請用下列裝置組成一套探究實驗裝置（草酸晶體分解裝置略，裝置可重復使用，連接導管略去）。

A中水槽裝冰水混合物、B中裝氧化銅、C中裝無水硫酸銅，D中裝澄清石灰水、E中裝堿石灰

請回答下列問題：

① 裝置的連接順序為：A→_____________________________________________。

② 檢驗產物中CO的實驗現象是____________________________________________________________

③ 整套裝置是否存在不合理之處，    （填是或否），若有該如何解決___________________________________________________________________________

（猜想二）乙二酸具有弱酸性

設計方案：

（2）該小組同學為驗證草酸具有弱酸性設計了下列實驗，其中能達到實驗目的是______（填字母）。

A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色

B．測定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH

C．測定草酸鈉（Na2C2O4）溶液的pH

D．將草酸溶液加入Na2CO3溶液中，有CO2放出

（猜想三）乙二酸具有還原性

設計方案：

（3）該小組同學向用硫酸酸化的KMnO4溶液中滴入過量的草酸溶液，發現酸性KMnO4溶液褪色，從而判斷草酸具有較強的還原性。配平該反應的離子方程式：

___MnO₄^－+___H₂C₂O₄ +___H+ ===___Mn²⁺ +___CO₂↑+___H₂O

（4）利用上述原理可定量測定某草酸晶體樣品（含有H2C2O4·2H2O及其它一些雜質）中H2C2O4·2H2O的含量。

方法是：稱取該樣品0.12 g，加適量水完全溶解，然后用0.020 mol·L－1

的酸性KMnO4溶液滴定至終點（雜質不參與反應），滴定前后滴定管中的液面讀數如圖所示（單位：mL），則該草酸晶體樣品中H2C2O4·2H2O的質量分數為_____________。

（已知相對原子質量：Mr(H2C2O4·2H2O)=126）

 

Answer 1

【答案】

（11分）（1）①A→C→D→E→B→D（2分）

②黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁（1分）

③是（1分）    無尾氣處理裝置，將尾氣通到燃著的的酒精燈上（1分）（其它合理答案也給分）

（2）BC（2分，多選倒扣，扣完為止）

（3）2,5,6=2,10,8 （2分）    （4）84.0%（2分）

【解析】（1）①由于草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁，而草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體，所以要先把草酸蒸汽冷卻變成固體。無水硫酸銅用來檢驗水蒸氣，澄清的石灰水用來檢驗CO₂，氧化銅用來檢驗CO。由于通過溶液必然會帶出水蒸氣，所以首先檢驗水蒸氣。由于CO的氧化產物也是CO₂，所以要先檢驗CO₂，最后檢驗CO。和氧化銅反應的CO應該是干燥的，所以需要進行干燥處理，因此正確的順序為A→C→D→E→B→D

② CO能把氧化銅還原生成紅色的單質銅，而CO被液化生成CO₂，所以檢驗產物中CO的實驗現象是黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁。

③由于CO是有毒氣體，所以需要增加尾氣處理裝置，即將尾氣通到燃著的的酒精燈上，使其燃燒。

（2）A、D都只能說明乙二酸顯酸性，但不能證明存在電離平衡。所以BC是正確的，弱酸的導電性小于相同條件下的強酸的導電性。弱酸鹽存在水解平衡，答案選BC。

（3）根據氧化還原反應中電子的得失守恒進行配平。KMnO₄是氧化劑，反應中錳的化合價從＋7價降到＋2價，得到5個電子。H₂C₂O₄是還原劑，碳元素的化合價由＋3價，升高到＋4價，1mol還原劑失去2mol電子，所以氧化劑和還原劑的物質的量之比是2︰5，即方程式為2MnO₄^－+5H₂C₂O₄ +6H⁺＝2Mn²⁺ +10CO₂↑+8H₂O。

（4）根據滴定管中的讀數可知，消耗酸性KMnO₄溶液的體積是18.50ml－2.50mol＝16.00ml。所以消耗酸性KMnO₄的物質的量是0.020mol/L×0.016L＝0.00032mol，則消耗乙二酸是0.00032mol÷2×5＝0.0008mol，其質量是0.0008mol×126g/mol＝0.1008g，所以其質量分數為0.1008÷0.12×100％＝84.0％