Question

12．草酸廣泛分布于植物、動物體中，并在不同的生命體中發(fā)揮不同的功能．草酸還是一種重要的工業(yè)原料，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的用途．回答下列問題：
（1）草酸是一種常見的有機化合物，結構簡式為HOOC-COOH，其中碳元素的化合價為+3，草酸官能團的名稱是羧基．
（2）已知草酸、碳酸的各級電離常數(shù)如表：

	草酸	碳酸
一級電離常數(shù)（Kad）	5.9×10-2	4.2×10-7
二級電離常數(shù)（Kad）	6.4×10-3	5.6×10-11

寫出草酸溶液與少量碳酸鈉固體反應的化學方程式：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O．
（3）人和動物攝入草酸過多，可能會導致結石．結石的主要成分是難解的草酸鈣，草酸鈣的溶度積常數(shù)表達式Ksp=c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-），．乙二胺四乙酸（也稱“EDTA”）是一種能結合二價金屬離子的試劑，因此該試劑能有效溶解結石，其溶解原理是草酸鈣在人體體液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）結合Ca²⁺生成可溶性物質，平衡正向移動，結石逐漸溶解．
（4）將0.2mol/L的NaOH溶液緩緩地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，當?shù)稳隢aOH溶液的體積為7.5mL時，測得溶液為酸性，則HCO₄^-的電離程度大于C₂O₂的水解程度（填“大于”“等于”或“小于”）；當?shù)稳隢aOH溶液的體積為10mL時，c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）＜c（Na⁺）（填“＞”“=”或“＜”）．
（5）草酸結晶水合物（H₂C₂O4•2H₂O） 的純度可用KMnO₄溶液測定（雜質不與KMnO₄反應）．步驟是：
①稱取0 500g草酸晶體樣品，配制成100mL水溶液．該操作過程中選取的玻璃儀器有玻瑞棒、燒杯、量筒、100mL容量瓶、膠頭滴管．
②用滴定管量取配制好的草酸溶液20.00mL于錐形瓶中，然后用濃度為0.200mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定，直至溶液呈淺粉紅色，且半分鐘內(nèi)不褪色，實驗過程中消耗14.80ml KMnO₄溶液，則草酸晶體的純度為（結果保留3位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）草酸的分子式是H₂C₂O₂，根據(jù)氫為+1價，氧為-2價，結合化合價代數(shù)和為為0，其中碳元素的化合價為+3，草酸官能團的名稱是羧基；
（2）少量碳酸鈉固體所以草酸過量，而根據(jù)草酸的電離度，草酸的酸性遠大于碳酸的酸性，所以草酸一級電離產(chǎn)生的氫離子就可以將碳酸鈉完全反應；
（3）CaC₂O₄的沉淀溶解平衡為：CaC₂O₄（s）?Ca²⁺（aq）+C₂O₄^2-（aq），難溶物溶度積等于電離產(chǎn)生離子的濃度冪之積，據(jù)此寫出該溫度下溶度積的表達式K_sp（CaC₂O₄）；根據(jù)平衡移動的原理分析解答；
（4）將0.2mol/L的NaOH溶液緩緩地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，當?shù)稳隢aOH溶液的體積為7.5mL時，得到草酸鈉和草酸氫鈉的混合溶液，溶液呈酸性，所以以草酸氫根離子的大于草酸根離子的水解；當?shù)稳隢aOH溶液的體積為10mL時，得到草酸鈉，所以根據(jù)物料，2c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）=c（Na⁺），由此分析解答；
（5）①為了配制準確濃度的草酸溶液，所需要的實驗儀器主要有天平（含砝碼）、燒杯、藥匙、100mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒等；
②發(fā)生反應：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根據(jù)方程式計算樣品中草酸的質量，進而計算草酸的質量分數(shù)．

解答 解：（1）草酸的分子式是H₂C₂O₂，根據(jù)氫為+1價，氧為-2價，結合化合價代數(shù)和為為0，其中碳元素的化合價為+3，草酸官能團的名稱是羧基，故答案為：+3；羧基；
（2）少量碳酸鈉固體所以草酸過量，而根據(jù)草酸的電離度，草酸的酸性遠大于碳酸的酸性，所以草酸一級電離產(chǎn)生的氫離子就可以將碳酸鈉完全反應，所以反應的方程式為：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O，故答案為：2H₂C₂O₄+Na₂CO₃=2NaHC₂O₄+CO₂↑+H₂O；
（3）CaC2O₄的沉淀溶解平衡為：CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），難溶物溶度積等于電離產(chǎn)生離子的濃度冪之積，據(jù)此寫出該溫度下溶度積的表達式K_spCaC₂O₄）=c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-），草酸鈣在人體體液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）結合Ca²⁺生成可溶性物質，平衡正向移動，結石逐漸溶解，故答案為：c（Ca²⁺）．c（C₂O₄^2-）；草酸鈣在人體體液中存在溶解平衡，即CaCrO₄（s）?Ca²⁺（aq）+CrO₄^2-（aq），乙二胺四乙酸（EDTA）結合Ca²⁺生成可溶性物質，平衡正向移動，結石逐漸溶解；
（4）將0.2mol/L的NaOH溶液緩緩地滴入10mL0.1mol/L的草酸溶液中，當?shù)稳隢aOH溶液的體積為7.5mL時，得到草酸鈉和草酸氫鈉的混合溶液，溶液呈酸性，所以以草酸氫根離子的大于草酸根離子的水解；當?shù)稳隢aOH溶液的體積為10mL時，得到草酸鈉，所以根據(jù)物料，2c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）=c（Na⁺），所以c（HC₂O₄^-）+2c（C₂O₄^2-）＜c（Na⁺），故答案為：大于；＜；
（5）①為了配制準確濃度的草酸溶液，所需要的實驗儀器主要有天平（含砝碼）、燒杯、藥匙、100mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒等，故答案為：100 mL容量瓶、膠頭滴管；
②在測定過程中，高錳酸鉀為氧化劑，草酸為還原劑，反應的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，根據(jù)方程式可得關系式：
5H₂C₂O₄•2H₂O～2KMnO₄
5                           2
n                0.02mol/L×14.8×10^-3L×$\frac{100mL}{20mL}$     
解得：n（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol
則m（H₂C₂O₄•2H₂O）=3.7×10^-3mol×126g/mol=0.4662g，
所以成品的純度為：$\frac{0.4662g}{0.500g}$×100%=93.2%，
故答案為：93.2%．

點評 本題考查實驗制備方案的設計、物質分離與提純方法的綜合應用，題目難度中等，涉及化學實驗基本操作、工藝流程、氧化還原反應滴定計算、物質含量的測定等知識，根據(jù)題中已知條件確定生成物并寫出反應方程式明確原理是解題關鍵，是對學生綜合能力的考查．