Question

（16分）某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組查閱資料了解到以下內(nèi)容：

乙二酸（HOOC－COOH，可簡寫為H2C2O4）俗稱草酸，易溶于水，屬于二元中強(qiáng)酸（為弱電解質(zhì)），且酸性強(qiáng)于碳酸，草酸在常溫下呈無色晶體狀，其晶體的熔化溫度低于草酸的分解溫度，且易升華。為探究草酸的部分化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：

（1）向盛有1 mL飽和NaHCO3溶液的試管中加入足量乙二酸溶液，觀察到有無色氣泡產(chǎn)生。該反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。

（2）取一定量草酸溶液裝入試管，加入一定體積的酸性高錳酸鉀溶液，振蕩試管，發(fā)現(xiàn)溶液開始緩慢褪色，后來迅速變成無色。（反應(yīng)熱效應(yīng)不明顯，可忽略不計(jì)）

①該實(shí)驗(yàn)說明草酸具有________（填“氧化”或“還原”）性，該反應(yīng)的反應(yīng)速率先慢后快的主要原因可能是_______ _ ______。

②請配平該反應(yīng)的離子方程式：______MnO4－＋____H2C2O4＋____ ===____Mn2＋＋____CO2↑＋____。

（3）為了探究草酸的不穩(wěn)定性，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置：

①C、H裝置均變渾濁，E處無現(xiàn)象，G玻璃管里黑色變紅色，寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式： 。

②上述裝置中，B裝置的作用是 。 D的作用是 。從環(huán)境保護(hù)角度來看，該方案的不足之處是 。

（4）該小組同學(xué)將2.52 g草酸晶體（H2C2O4·2H2O）加入到100 mL 0.2 mol·L－1的NaOH溶液中充分反應(yīng)，測得反應(yīng)后溶液呈酸性，形成的溶液中各離子的濃度由大到小的順序?yàn)開______________（用離子符號表示）。

Answer 1

（1）HCO3—＋H2C2O4 ＝HC2O4—＋CO2↑＋H2O（3分）（2） ①還原性（1分）

反應(yīng)產(chǎn)生的錳離子起催化作用或錳離子濃度增加，加快了反應(yīng)速率（1分）

②2 5 6H+ 2 10 8H2O（2分）（3）①H2C2O4H2O ＋CO↑＋CO2↑（3分）

②冷凝草酸蒸氣，避免對二氧化碳的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾（1分）

除去混合氣體中的CO2 （1分） 沒有尾氣處理裝置（1分）

（4）c(Na＋)>c(HC2O4—)>c(H＋)>c(C2O42—)>c(OH－)（3分）

【解析】

試題分析：（1）向盛有1 mL飽和NaHCO3溶液的試管中加入足量乙二酸溶液，觀察到有無色氣泡產(chǎn)生，該氣體是CO2，反應(yīng)的離子方程式為HCO3—＋H2C2O4 ＝HC2O4—＋CO2↑＋H2O。

（2）①溶液開始緩慢褪色，后來迅速變成無色，這說明高錳酸鉀被還原，因此該實(shí)驗(yàn)說明草酸具有還原性。該反應(yīng)的反應(yīng)速率先慢后快，由于反應(yīng)熱效應(yīng)不明顯，這說明速率增大的原因是催化劑引起的，所以可能的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的錳離子起催化作用或錳離子濃度增加，加快了反應(yīng)速率。

②反應(yīng)中Mn元素的化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子。碳元素的化合價從＋3價升高到＋4 價，失去1個電子，則根據(jù)電子得失守恒和原子守恒可知反應(yīng)的離子方程式為2MnO4－＋5H2C2O4＋6H+＝2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

（3）①C、H裝置均變渾濁，這說明草酸分解有CO2產(chǎn)生。E處無現(xiàn)象，G玻璃管里黑色變紅色，數(shù)目氧化銅被還原為金屬銅，因此根據(jù)H中石灰水變渾濁可知草酸分解還有CO產(chǎn)生，所以A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為H2C2O4H2O ＋CO↑＋CO2↑。

②由于草酸易揮發(fā)，能與石灰水反應(yīng)，從而干擾CO2的檢驗(yàn)，所以上述裝置中，B裝置的作用是冷凝草酸蒸氣，避免對二氧化碳的檢驗(yàn)產(chǎn)生干擾。為防止反應(yīng)產(chǎn)生的CO2干擾CO的檢驗(yàn)，需要?dú)溲趸�鈉溶液吸收CO2，即D的作用是除去混合氣體中的CO2。CO有毒，需要尾氣處理，因此從環(huán)境保護(hù)角度來看，該方案的不足之處是沒有尾氣處理裝置。

（4）2.52 g草酸晶體的物質(zhì)的量＝2.52g÷126g/mol＝0.02mol，氫氧化鈉的物質(zhì)的量是0.1L×0.2mol/L＝0.02mol，所以二者反應(yīng)后恰好生成NaHC2O4。測得反應(yīng)后溶液呈酸性，說明HC2O4—的電離程度大于HC2O4—的水解程度，所以形成的溶液中各離子的濃度由大到小的順序?yàn)閏(Na＋)>c(HC2O4—)>c(H＋)>c(C2O42—)>c(OH－)。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)、外界條件大于反應(yīng)速率的影響、氣體檢驗(yàn)以及溶液中離子濃度大小比較