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(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
（一）探究草酸的不穩(wěn)定性
通過如圖1實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)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(xué)式）；
②A中加入乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免對(duì)CO₂的檢驗(yàn)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(yīng)，測(cè)得反應(yīng)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(yīng)來探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素
Ⅰ實(shí)驗(yàn)前先用酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定未知濃度的草酸
反應(yīng)原理：□MnO${\;}_{4}^{-}$+□H₂C₂O₄+□6H⁺=□Mn²⁺+□CO₂↑+□H₂O
①配平上述離子方程式；
②滴定時(shí)KMnO₄溶液應(yīng)盛裝于酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中．
Ⅱ探究影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	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(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是②和③（填編號(hào)，下同），
探究反應(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)編號(hào)是①和②
（2）測(cè)得某次實(shí)驗(yàn)（恒溫）時(shí)溶液中Mn²⁺物質(zhì)的量與時(shí)間關(guān)系如圖2．請(qǐng)解釋n（Mn²⁺）在反應(yīng)起始時(shí)變化不大、一段時(shí)間后快速增大的原因：Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)有催化作用

Answer 1

分析 （一）①草酸與氫氧化鈣反應(yīng)生成醋酸鈣沉淀，干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，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(yàn)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(yàn)，
故答案為：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②草酸能夠與檢驗(yàn)二氧化碳的氫氧化鋇或氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀，干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，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(yīng)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(jià)從+7價(jià)降低到+2價(jià)，得到5個(gè)電子，草酸中C元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+4價(jià)，共失去2個(gè)電子，根據(jù)得失電子守恒配平該反應(yīng)；
②高錳酸鉀的氧化性強(qiáng)，易腐蝕堿式滴定管的膠管，應(yīng)該選用酸式滴定管盛放高錳酸鉀；
II．（1）探究溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，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(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響，反應(yīng)溫度、溶液體積必須完全相同；
（2）根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，該反應(yīng)中產(chǎn)生了錳離子，錳離子對(duì)該反應(yīng)起到了催化作用，大大加快了反應(yīng)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(yīng)生成醋酸鈣沉淀，干擾二氧化碳的檢驗(yàn)，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(yàn)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(yàn)CO的存在，
故答案為：Ca（OH）₂或Ba（OH）₂；
②草酸能夠與檢驗(yàn)二氧化碳的氫氧化鋇或氫氧化鈣反應(yīng)生成沉淀，會(huì)影響二氧化碳的測(cè)定，故A中乙醇的目的是除去H₂C₂O₄，避免對(duì)CO₂的檢驗(yàn)造成干擾，
故答案為：除去H₂C₂O₄，避免對(duì)CO₂的檢驗(yàn)造成干擾；
（二）草酸是二元酸，與氫氧化鈉反應(yīng)時(shí)二者恰好完全反應(yīng)，若草酸是強(qiáng)酸，則反應(yīng)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(jià)從+7價(jià)降低到+2價(jià)，得到5個(gè)電子，草酸中C元素的化合價(jià)從+3價(jià)升高到+4價(jià)，共失去2個(gè)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(yīng)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(qiáng)，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(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，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(yīng)物濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響，反應(yīng)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(cè)得某次實(shí)驗(yàn)（恒溫）時(shí)溶液中Mn²⁺物質(zhì)的量與時(shí)間關(guān)系如圖2，根據(jù)反應(yīng)2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O可知，該反應(yīng)中產(chǎn)生了錳離子，錳離子對(duì)該反應(yīng)起到了催化作用，大大加快了反應(yīng)速率，故n（Mn²⁺）在反應(yīng)起始時(shí)變化不大、一段時(shí)間后快速增大，
故答案為：Mn²⁺對(duì)該反應(yīng)有催化作用．

點(diǎn)評(píng) 本題考查對(duì)草酸性質(zhì)的探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、化學(xué)方程式的配平及氣體的檢驗(yàn)，題目難度中等，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，充分考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募俺Ｒ娢镔|(zhì)的性質(zhì)及檢驗(yàn)方法為解答關(guān)鍵，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)原則．