Question

《化学反应原理》一书中，我们学习了两个重要的定量实验。请回答下列问题：

I.某化学兴趣小组要完成中和热的测定。

（1）实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、0.5mol·L^-1 盐酸、0.55mol·L^-1  NaOH溶液，尚缺少的实验玻璃用品是        、        。

（2）实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？     （填“能”或“否”），其原因是         。

（3）他们记录的实验数据如下：

实 验 试剂如下	溶 液 温 度	中和热 △H
t1	t2
①	50mL0.55mol.L^-1NaOH	50mL.0.5mol.L^-1HCl	20℃	23.3℃
②	50mL0.55mol.L^-1NaOH	50mL.0.5mol.L^-1HCl	20℃	23.5℃

已知：Q（放）=C m(t₂ -t₁)，反应后溶液的比热容C为4.18KJ·℃^-1·Kg^-1，m指溶液的质量，各物质的密度均为1g·cm^-3。

①计算分析△H=             。(结果保留3位有效数字)

②根据实验结果写出NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式：

II.为了测定含有H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的试样中各物质的质量分数，进行如下实验：

①称取6.0 g试样，加水溶解，配成250 mL试样溶液。

②用酸式滴定管量取25.00 mL试样溶液放入锥形瓶中，并加入2~3滴酚酞试液，用0.2500 mol/L NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。

③再取25.00 mL试样溶液放入另一锥形瓶中，用0.1000 mol/L的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00 mL。

回答下列问题：

（1）已知：0.10 mol/L KHC₂O₄溶液pH约为3，其中含碳元素的粒子浓度由大到小的顺序为

（2） 完成并配平下列离子方程式

C₂O₄^2-    +    MnO₄^-   +    H⁺   =    CO₂    +    Mn²⁺    +

（3） 步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，则测得的H₂C₂O₄·2H₂O的质量分数        。（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）

（4） 步骤③中判断滴定终点的方法是                                  。

（5）常温下0.01 mol/L的H2C2O4、KHC2O4、K2C2O4溶液的pH如下表所示

①写出H2C2O4的电离方程式_________                          __________________。

②KHC2O4溶液显酸性的原因是 (请用方程式并结合必要的文字回答该小题) _______________

③向0.1 mol/L的草酸氢钾溶液里滴加NaOH溶液至中性，此时溶液里各粒子浓度关系正确的是______。

A．c K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)

B．c(Na+) = c(H2C2O4) + c(C2O42-)

C．c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)

D．c(K+) > c(Na+)

Answer

I.（1）量筒、温度计（2）否；金属易导热，热量散失导致误差大。

（3）①-56.8KJ/mol ②NaOH (aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H=-56.8KJ/mol

II. （1） c(HC2O4-) >c(C2O42-)> c(H2C2O4) ；（2） 5、2、16 10、2、8H2O；（3） 偏小；

（4）溶液颜色由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色

（5）①H2C2O4H++HC2O4-（1分），HC2O4-H++ C2O42-（1分）；

② HC2O4- H++ C2O42-（1分），HC2O4-+H2OH2C2O4+ OH-,（1分）

但其电离程度大于水解程度；（1分）（共3分）

③AD。

【解析】

试题分析：I.（1）要完成中和热的测定实验桌上备有烧杯（大、小两个烧杯）、泡沫塑料、泡沫塑料板、胶头滴管、环形玻璃棒、 0.5mol·L-1 盐酸、0.55mol·L-1 NaOH溶液，尚缺少的实验玻璃用品是量取液体体积的量筒及测量溶液温度的温度计。（2）实验中不能用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒这是因为金属易导热，热量散失导致误差大，使测量结果不准确；（3）①平均温度∆t=[(23.3-20)+(23.5-20)]÷2=3.4℃；反应产生水的物质的量是n(H2O)=0.5mol/L×0.05L=0.025mol，所以中和热△H=- C m(t2 -t1)/n=-(4.18×100×3.4)kJ÷0.025mol=-56.8KJ/mol；②根据实验结果可得NaOH溶液与HCl溶液反应的热化学方程式：NaOH (aq) + HCl(aq) = NaCl(aq) + H2O(l) △H=-56.8KJ/mol；II.（1）已知：0.10 mol/L KHC2O4溶液pH约为3，说明HC2O4-的电离作用大于水解作用，所以c(C2O42-)> c(H2C2O4)，但是盐电离产生的弱酸淀粉酸根的电离作用和水解作用是微弱的，主要以盐电离产生的离子存在，因此在该溶液中含碳元素的粒子浓度由大到小的顺序为c(HC2O4-) >c(C2O42-)> c(H2C2O4) ；（2） C2O42-有还原性，在C2O42-中C元素的化合价是+3价，被MnO4-氧化为+4价的CO2中的C，一个C2O42-失去2个电子；Mn元素的化合价现在反应前MnO4-中是+7价，反应后变为Mn2+中的+2价，化合价降低，一个MnO4-获得5个电子，根据氧化还原反应中电子得失数目相等，可知C2O42-的系数是5，CO2的系数是10，MnO4-、Mn2+的系数是2；然后根据反应前后电荷守恒，可确定H+的系数是16，缺项是水，系数是8，该方程式是：5C2O42- +2MnO4- +16H+ =10CO2 ↑+2Mn2+ +8H2O；（3） 步骤②中量取试样溶液时，酸式滴定管用蒸馏水洗过后没有润洗，则待测溶液中含有的溶质的物质的量偏少，反应消耗的NaOH偏少，以此为标准测得的H2C2O4·2H2O的质量分数就偏小；（4） 步骤③中用KMnO4溶液得到草酸晶体，由于KMnO4是紫色的，反应后产生的Mn2+是无色的，所以判断滴定终点的方法是当滴加最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液颜色由无色变成浅紫红色，且半分钟内不褪色，就证明达到滴定终点；（5）①0.01 mol/L的H2C2O4溶液的pH=2.1，证明H2C2O4是二元弱酸；多元弱酸分步电离，电离存在平衡，电离程度逐渐减弱，其电离方程式是H2C2O4H++HC2O4-，HC2O4-H++ C2O42-；②0.01 mol/L的KHC2O4溶液的pH=3.1，溶液显酸性，是由于在KHC2O4溶液中存在HC2O4-的电离作用：HC2O4- H++ C2O42-；电离产生氢离子，使溶液中c(H+)>c(OH-)，也存在HC2O4-的水解作用：HC2O4- +H2O H2C2O4+OH-，水解消耗H+，使溶液中c(OH-)>c(H+)，由于电离程度大于其水解程度，所以总的来说溶液中c(H+)>c(OH-)，溶液显酸性；③A．根据物料守恒可得c K+) = c(HC2O4-) + c(H2C2O4) + c(C2O42-)，正确； B．加入的NaOH用于中和草酸氢根离子电离产生的氢离子，所以c(Na+) = c(C2O42-) -c(H2C2O4) ，错误；根据电荷守恒可得C．c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) +2 c(C2O42-)，所以c(K+) + c(Na+) = c(HC2O4-) + c(C2O42-)错误；D．若加入的NaOH与KHC2O4恰好反应c(K+) = c(Na+)。此时溶液现碱性，故加入的NaOH的物质的量要比KHC2O4少，所以c(K+) > c(Na+)，正确。

【考点定位】考查中和热的测定、中和热的热化学方程式的书写、滴定方法在物质含量测定的应用、滴定终点的判断、氧化还原反应方程式的配平、离子浓度大小比较的知识。

【名师点睛】滴定方法是测定物质含量的一种重要的方法，关键是滴定终点的判断。判断滴定终点，可以外加指示剂，也可以不加入任何物质，利用物质本身在反应前后的颜色的不同进行判断。如用KMnO4滴定草酸溶液，测其含量，就可以利用KMnO4溶液本身是紫色的，当与草酸反应后产生的Mn2+水溶液无色，当草酸反应完全后，，再加入KMnO4溶液，不再反应，溶液不褪色，进行判断。判断滴定终点的时间是半分钟内颜色不再发生变化，时间太短，可能滴定溶液中的物质未充分反应；滴定变色时间太长，可能会与空气的成分发生反应，影响测定结果。在比较盐溶液中离子浓度大小时，对于酸式盐，弱酸的酸式酸根离子在溶液中同时存在电离作用和水解作用，电离产生氢离子，使溶液显酸性；水解消耗氢离子，使溶液显碱性，根据二者的相对程度大小判断溶液的酸碱性，并结合物料守恒、电荷守恒及质子守恒进行比较。