Question

13．草酸（H₂C₂O₄）是一種二元弱酸，部分性質(zhì)如下：能溶于水，易溶于乙醇；大約在175℃升華（175℃以上分解生成H₂O、CO₂和CO）；H₂C₂O₄+Ca（OH）₂=CaC₂O₄↓+2H₂O．現(xiàn)用H₂C₂O₄進行如下實驗：
（一）探究草酸的不穩(wěn)定性
通過如圖1實驗裝置驗證草酸受熱分解產(chǎn)物中的CO₂和CO，A、B、C中所加入的試劑分別是：
①B中盛裝的試劑Ca（OH）₂或Ba（OH）₂（填化學式）；
②A中加入乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免對CO₂的檢驗造成干擾
（二）探究草酸的酸性
將0.01mol草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）加入到100mL 0.2mol/L的NaOH溶液中充分反應，測得反應后溶液呈堿性，其原因是C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-（用離子方程式表示）．
（三）用酸性KMnO₄溶液與H₂C₂O₄溶液反應來探究影響化學反應速率的因素
Ⅰ實驗前先用酸性KMnO₄標準溶液滴定未知濃度的草酸
反應原理：□MnO${\;}_{4}^{-}$+□H₂C₂O₄+□6H⁺=□Mn²⁺+□CO₂↑+□H₂O
①配平上述離子方程式；
②滴定時KMnO₄溶液應盛裝于酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中．
Ⅱ探究影響化學反應速率的因素

實驗編號	H2C2O4溶液		酸性KMnO4溶液		溫度
	濃度（mol/L）	體積（mL）	濃度（mol/L）	體積 （mL）
①	0.10	2.0	0.010	4.0	25
②	0.20	2.0	0.010	4.0	25
③	0.20	2.0	0.010	4.0	50

（1）探究溫度對化學反應速率影響的實驗編號是②和③（填編號，下同），
探究反應物濃度對化學反應速率影響的實驗編號是①和②
（2）測得某次實驗（恒溫）時溶液中Mn²⁺物質(zhì)的量與時間關系如圖2．請解釋n（Mn²⁺）在反應起始時變化不大、一段時間后快速增大的原因：Mn²⁺對該反應有催化作用

Answer 1

分析 （一）①草酸與氫氧化鈣反應生成醋酸鈣沉淀，干擾二氧化碳的檢驗，所以A中的乙醇目的是除去草酸，則B中的試劑是Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液，目的是檢驗二氧化碳的存在，C中氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳，避免干擾CO的檢驗，
故答案為：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②草酸能夠與檢驗二氧化碳的氫氧化鋇或氫氧化鈣反應生成沉淀，干擾二氧化碳的檢驗，用乙醇的目的是除去草酸；
（二）草酸為二元弱酸，二者恰好反應生成草酸鈉，草酸根離子部分水解，溶液顯示堿性；
（三）I．①高錳酸根離子中Mn元素的化合價從+7價降低到+2價，得到5個電子，草酸中C元素的化合價從+3價升高到+4價，共失去2個電子，根據(jù)得失電子守恒配平該反應；
②高錳酸鉀的氧化性強，易腐蝕堿式滴定管的膠管，應該選用酸式滴定管盛放高錳酸鉀；
II．（1）探究溫度對反應速率的影響時，必須滿足除了溫度不同以外，其它條件必須完全相同；
探究反應物濃度對化學反應速率影響，反應溫度、溶液體積必須完全相同；
（2）根據(jù)反應2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，該反應中產(chǎn)生了錳離子，錳離子對該反應起到了催化作用，大大加快了反應速率．

解答 解：（一）①草酸混合氣體中含有未分解的草酸，草酸與氫氧化鈣反應生成醋酸鈣沉淀，干擾二氧化碳的檢驗，所以A中的乙醇目的是除去草酸，則B中的試劑是Ca（OH）₂或Ba（OH）₂溶液，目的是檢驗二氧化碳的存在，C中氫氧化鈉的作用是除去二氧化碳，以便檢驗CO的存在，
故答案為：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②草酸能夠與檢驗二氧化碳的氫氧化鋇或氫氧化鈣反應生成沉淀，會影響二氧化碳的測定，故A中乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免對CO₂的檢驗造成干擾，
故答案為：除去H₂C₂O₄，避免對CO₂的檢驗造成干擾；
（二）草酸是二元酸，與氫氧化鈉反應時二者恰好完全反應，若草酸是強酸，則反應后的溶液為中性，現(xiàn)在溶液呈堿性，說明草酸為弱酸，草酸根離子水解，使溶液呈堿性，離子方程式為：C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-，
故答案為：C₂O₄^2-+H₂O?HC₂O₄^-+OH^-；
（三）I．①高錳酸根離子中Mn元素的化合價從+7價降低到+2價，得到5個電子，草酸中C元素的化合價從+3價升高到+4價，共失去2個電子，根據(jù)得失電子守恒，則高錳酸根離子的系數(shù)是2，草酸的系數(shù)是5，根據(jù)元素守恒配平Mn²⁺、CO₂的系數(shù)，最后根據(jù)電荷守恒配平氫離子、水的系數(shù)，配平后的反應為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2；5； 6H⁺；2；10；8；
②高錳酸鉀的氧化性強，所以不能用堿式滴定管，易腐蝕堿式滴定管的膠管，所以用酸式滴定管盛放高錳酸鉀，
故答案為：酸式；
II．（1）探究溫度對反應速率的影響時，必須滿足除了溫度不同以外，其它條件必須完全相同，滿足條件的為：②和③；
探究反應物濃度對化學反應速率影響，反應溫度、溶液體積必須完全相同，滿足條件的只有①和②，
故答案為：②和③；①和②；
（2）測得某次實驗（恒溫）時溶液中Mn²⁺物質(zhì)的量與時間關系如圖2，根據(jù)反應2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，該反應中產(chǎn)生了錳離子，錳離子對該反應起到了催化作用，大大加快了反應速率，故n（Mn²⁺）在反應起始時變化不大、一段時間后快速增大，
故答案為：Mn²⁺對該反應有催化作用．

點評 本題考查對草酸性質(zhì)的探究實驗的設計與評價、化學方程式的配平及氣體的檢驗，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力，明確實驗目的及常見物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗方法為解答關鍵，注意掌握性質(zhì)實驗方案設計與評價原則．