Question

15．以下是某學(xué)習(xí)小組對乙二酸的某些性質(zhì)進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的過程：
【研究課題】探究乙二酸的某些性質(zhì)
【查閱資料】乙二酸（HOOC-COOH）俗稱草酸，草酸晶體的化學(xué)式為H₂C₂O₄•2H₂O；草酸在100℃時(shí)開始升華，157℃時(shí)大量升華，并開始分解；草酸蒸氣在低溫下可冷凝為固體；草酸鈣不溶于水，草酸蒸氣能使澄清石灰水變渾濁．
【提出猜想】
猜想一：乙二酸具有不穩(wěn)定性
根據(jù)草酸晶體的組成，該小組同學(xué)猜想其受熱分解產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O． 設(shè)計(jì)方案：
（1）請用下列裝置組成一套探究 并驗(yàn)證其產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)裝置（草酸晶體分解裝置略，連接導(dǎo)管略去）

①裝置的連接順序?yàn)椋篈→C→D→E→B→D    
②實(shí)驗(yàn)時(shí)，在點(diǎn)燃B處酒精燈之前，應(yīng)進(jìn)行的操作是收集D處氣體，檢驗(yàn)CO氣體的純度．裝置中堿石灰的作用是除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度．  檢驗(yàn)產(chǎn)物中有CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 是黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁．
③整套裝置存在不合理之處為沒有一氧化碳尾氣處理裝置．
猜想二：乙二酸具有弱酸性     設(shè)計(jì)方案：
（2）該小組同學(xué)為驗(yàn)證草酸具有弱酸性設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)，其中能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖荁C（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(shè)計(jì)方案：
（3）該小組同學(xué)向酸化的KMnO₄溶液中滴入過量的草酸溶液，發(fā)現(xiàn)酸性KMnO₄溶液褪色并產(chǎn)生一種氣體，從而判斷草酸具有較強(qiáng)的還原性．該反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）①猜想其產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，草酸在100℃時(shí)開始升華，157℃時(shí)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，分析可知先冷凝揮發(fā)出的草酸，再檢驗(yàn)水蒸氣的生成，檢驗(yàn)二氧化碳的生成，并除去二氧化碳，再通過灼熱的氧化銅檢驗(yàn)一氧化碳?xì)怏w的存在，利用反應(yīng)后生成的二氧化碳通入澄清石灰水變渾濁證明一氧化碳的存在；
②CO為可燃性氣體，加熱之前必須驗(yàn)純，堿石灰可以吸收草酸分解產(chǎn)生的二氧化碳和水，進(jìn)而提高CO的濃度，檢驗(yàn)產(chǎn)物中CO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是C中黑色氧化銅變紅色，生成了澄清石灰水變渾濁的氣體；
③一氧化碳有毒，會(huì)污染空氣，需要吸收處理裝置；
（2）證明草酸具有弱酸性，需要證明草酸在溶液中部分電離，存在電離平衡；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)元素化合價(jià)變化和電子守恒、原子守恒配平得到反應(yīng)的離子方程式．

解答 解：（1）①分解產(chǎn)物為CO、CO₂和H₂O，檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)該先用無水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣，然后用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳，最后用加熱的CuO和澄清石灰水檢驗(yàn)CO，所以儀器的連接順序?yàn)椋篈→C→D→E→B→D，
故答案為：C；E；
②CO為可燃性氣體，所以在點(diǎn)燃B處酒精燈之前必須驗(yàn)純，收集D處氣體，檢驗(yàn)CO氣體的純度，堿石灰可以吸收草酸分解產(chǎn)生的二氧化碳和水，進(jìn)而提高CO的濃度，裝置中堿石灰的作用是：除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度，當(dāng)裝置B中黑色固體變成紅色，且裝置D澄清石灰水變渾濁，則證明混合氣體中含有CO，
故答案為：收集D處氣體，檢驗(yàn)CO氣體的純度；除去氣體中的CO₂ 和水，提高CO的濃度；黑色固體變成紅色，且澄清石灰水變渾濁；
③一氧化碳有毒污染空氣，需要吸收處理裝置，一氧化碳尾氣的處理方法為點(diǎn)燃，操作時(shí)將氣體通到酒精燈火焰上燃燒，
故答案為：沒有一氧化碳尾氣處理裝置；
（2）A．將草酸晶體溶于含酚酞的NaOH溶液中，溶液褪色，只能說明酸堿反應(yīng)，不能說明草酸是弱酸，故A錯(cuò)誤；
B．草酸和硫酸都是二元酸，測定相同濃度的草酸和硫酸溶液的pH，若不同PH大的為草酸證明存在電離平衡，故B正確；
C．測定草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶液的pH，若顯堿性，證明草酸根離子水解，證明草酸是弱酸，故C正確；
D．將草酸溶液加入Na₂CO₃溶液中，有CO₂放出，只能說明草酸酸性大于碳酸，但不能證明草酸是弱酸，故D錯(cuò)誤；
故選BC，
故答案為：BC；
（3）根據(jù)氧化還原反應(yīng)方程式的配平原則：錳元素化合價(jià)+7價(jià)變化為+2價(jià)，電子轉(zhuǎn)移5，草酸中碳元素化合價(jià)+3價(jià)變化為+4價(jià)，得失電子守恒、質(zhì)量守恒和電荷守恒配平該反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．

點(diǎn)評 本題考查了性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的方法，涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)及電解質(zhì)溶液中粒子行為和化學(xué)計(jì)算相關(guān)知識，題目難度中等，注意掌握探究物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的方法，明確物質(zhì)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)操作方法為解答關(guān)鍵，試題有利于提高學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/p>