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(wú)色，熔點(diǎn)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(wèn)題：
（1）①鹵水豆腐和菠菜一起食用容易導(dǎo)致結(jié)石，鹵水豆腐中含有可溶性鈣鹽，菠菜中含有草酸，寫出導(dǎo)致結(jié)石的離子反應(yīng)方程式Ca²⁺+H₂C₂O₄=CaC₂O₄↓+2H⁺．
②下列說(shuō)法不正確的是D
A．向NaHCO₃溶液中加入草酸溶液，若產(chǎn)生大量氣泡則說(shuō)明草酸的酸性比碳酸強(qiáng)
B．將等濃度的草酸和氫氧化鈉溶液等體積混合，測(cè)反應(yīng)后溶液的pH，若溶液呈酸性則說(shuō)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(zhì)的量近似是草酸的2倍則說(shuō)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(shí)驗(yàn)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(jià)分析：可能生成三種氧化物，則三種氧化物化學(xué)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(xué)式為HCOOH．
②事實(shí)表明，草酸晶體170℃以上分解產(chǎn)物為三種氧化物．甲組同學(xué)欲按照如圖所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)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(chǎn)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(méi)有尾氣處理裝置，不能檢驗(yàn)CO、H₂O
（3）碳元素的穩(wěn)定價(jià)態(tài)為+4價(jià)，所以草酸具有還原性．
①草酸與酸性高錳酸鉀溶液混合時(shí)，發(fā)現(xiàn)開始溶液顏色變化不明顯，后來(lái)溶液迅速褪色，
解釋原因
產(chǎn)生的MnSO₄可作此反應(yīng)的催化劑，導(dǎo)致后來(lái)反應(yīng)突然加快
②測(cè)定某25ml草酸溶液的物質(zhì)的量濃度，用amol/L酸性高錳酸鉀溶液滴定，滴定終點(diǎn)消耗酸性高錳酸鉀溶液Vml，寫出計(jì)算草酸溶液物質(zhì)的量濃度的表達(dá)式：（只列式不做任何計(jì)算，寫出單位）$\frac{amol/L×VmL×\frac{5}{2}}{25mL}$
滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時(shí)，溶液顏色恰好由無(wú)色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內(nèi)不褪色．

Answer 1

分析 （1）①草酸為弱酸和鈣離子反應(yīng)生成草酸鈣和氫離子；
②A．強(qiáng)酸能夠制取弱酸，向NaHCO₃溶液中加入草酸溶液，產(chǎn)生大量氣泡說(shuō)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(yīng)，測(cè)反應(yīng)后溶液的pH，可確定草酸是否為二元酸；
C．酸堿中和的本質(zhì)為氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，恰好中和為氫離子物質(zhì)的量等于氫氧根離子物質(zhì)的量，消耗NaOH的物質(zhì)的量近似是草酸的2倍，說(shuō)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(shuō)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(xué)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(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀而干擾CO₂的檢驗(yàn)；草酸受熱分解，分解時(shí)會(huì)產(chǎn)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(shí)會(huì)產(chǎn)生一氧化碳和水，不能檢驗(yàn)；
（3）①根據(jù)濃度、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)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(yīng)，2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，根據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算；
③滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液由無(wú)色變成紫紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色．

解答 解：（1）①乙二酸俗稱草酸，化學(xué)式為：H₂C₂O₄，與豆腐中含有可溶性鈣鹽，反應(yīng)生成草酸鈣和氫離子反應(yīng)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(chǎn)生大量氣泡，說(shuō)明草酸能制取碳酸，根據(jù)強(qiáng)酸制弱酸原理，則說(shuō)明草酸的酸性比碳酸強(qiáng)，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(zhì)的物質(zhì)的量相等，測(cè)反應(yīng)后溶液的pH，若溶液呈酸性，說(shuō)明酸過(guò)量，則草酸是二元酸，故B正確；
C．酸堿中和的本質(zhì)為氫離子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，酚酞做指示劑，若消耗NaOH的物質(zhì)的量近似是草酸的2倍，則說(shuō)明等物質(zhì)的量氫氧化鈉和草酸，需消耗氫氧根離子是草酸物質(zhì)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(yīng)生成碳酸鈣沉淀，再加入草酸鈉溶液，不能說(shuō)明草酸鈣難溶，故D錯(cuò)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(jià)分析：生成三種氧化物，反應(yīng)為：HOOC-COOH$\frac{\underline{\;170℃\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O↑，三種氧化物，化學(xué)式為CO、CO₂、H₂O，生成兩種氧化物和一種酸，反應(yīng)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(dǎo)致生成的氣體中含有草酸，草酸和氫氧化鈣反應(yīng)生成難溶性的草酸鈣而干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，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(jìn)入裝置C反應(yīng)生成沉淀而干擾CO₂的檢驗(yàn)，
故答案為：冷卻草酸蒸氣，避免與澄清的石灰水作用產(chǎn)生白色沉淀，干擾二氧化碳的檢出；
草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）無(wú)色，熔點(diǎn)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(shí)會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應(yīng)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(shuō)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(wú)法檢驗(yàn)，
故答案為：沒(méi)有尾氣處理裝置，不能檢驗(yàn)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(xué)反應(yīng)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，化學(xué)反應(yīng)速率減慢，因此不是濃度，反應(yīng)放熱導(dǎo)致溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率加快，催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，應(yīng)為Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)起催化作用，
故答案為：產(chǎn)生的MnSO₄可作此反應(yīng)的催化劑，導(dǎo)致后來(lái)反應(yīng)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(xué)反應(yīng)方程式為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+2MnSO₄+8H₂O+10CO₂↑，設(shè)草酸溶液的物質(zhì)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(wú)色，滴定終點(diǎn)時(shí)，滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時(shí)，溶液顏色恰好由無(wú)色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：滴入最后一滴高錳酸鉀溶液時(shí)，溶液顏色恰好由無(wú)色變?yōu)樽霞t色且半分鐘內(nèi)不褪色．

點(diǎn)評(píng) 本題考查草酸的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，側(cè)重考查學(xué)生知識(shí)綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作能力，綜合性較強(qiáng)，注意把握相關(guān)實(shí)驗(yàn)基本方法和注意事項(xiàng)，注意滴定中經(jīng)常根據(jù)關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，題目難度中等．