Question

某校化学研究性学习小组查阅资料了解到以下内容：

乙二酸(HOOC-COOH，可简写为H₂C₂O₄)俗称草酸，易溶于水，属于二元中强酸(为弱电解质)，且酸性强于碳酸，其熔点为101.5℃，在157℃升华。为探究草酸的部分化学性质，进行了如下实验：

（1）向盛有1 mL饱和NaHCO₃溶液的试管中加入足量乙二酸溶液，观察到有无色气泡产生。该反应的离子方程式为___________________________。

（2）向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明乙二酸具有________(填“氧化性”、“还原性”或“酸性”)，请配平该反应的离子方程式：

_____MnO₄^-+_____H₂C₂O₄+____H⁺  =  ____Mn²⁺+_____CO₂+____H₂O

（3）将一定量的乙二酸放于试管中，按下图所示装置进行实验(夹持装置未标出)：

实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，B中CuSO₄粉末变蓝，F中CuO粉末变红。据此回答：

上述装置中，D的作用是______。乙二酸分解的化学方程式为__________。

（4）该小组同学将2.52g草酸晶体(H₂C₂O₄·2 H₂O)加入到100mL0.2mol·L^-1的NaOH溶液中充分反应，测得反应后溶液呈酸性，其原因是_______(用文字简单描述)。

（5）以上溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为：_________(用离子符号表示)。

Answer

（1）HCO3 - +H2C2O4 =HC2O4 - +CO2↑+H2O（2分）；

（2）还原性（2分）；2 5 6 2 10 8（2分）；

（3）除去混合气体中的CO2（2分）；H2C2O4H2O+CO↑+CO2↑（2分）；

（4）反应所得溶液为NaHC2O4溶液，由于HC2O4- 的电离程度比水解程度大，导致溶液中c(H+)＞c（OH-），所以溶液呈酸性；

（5）c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)．

【解析】

试题分析：（1）由于草酸的酸性强于碳酸，且加入了足量的草酸，所以加入草酸后发生反应草酸转化为HC2O4-，根据复分解反应的规律，强酸制取弱酸，反应的离子方程式是：HCO3 - +H2C2O4 =HC2O4 - +CO2↑+H2O；（2）①向盛有乙二酸饱和溶液的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO4 溶液，振荡，发现其溶液的紫红色褪去，说明具有氧化性的高锰酸钾被还原，说明草酸具有还原性，把MnO4 - 还原为Mn2+ ，故答案为：还原性； ②反应中根据氧化剂得到电子与还原剂失去电子相等，可知氧化剂和还原剂物质的量之间的关系为：2 MnO4 - -～5H2C2O4，再根据电荷守恒和质量守恒可写出反应方程式为：2 MnO4 - +5H2C2O4 +6H+ =2 Mn2+ +10CO2 ↑+8H2O，故答案为：2；5；6；2；10；8；（3）将一定量的乙二酸放于试管中，然后加热，实验发现：装置C、G中澄清石灰水变浑浊，证明反应产生CO2；B中CuSO4粉末变蓝，证明产生了H2O；F中CuO粉末变红，说明产生了还原性的气体，该气体反应后可以使澄清石灰水变浑浊，证明有CO产生，因此乙二酸分解的化学方程式为H2C2O4H2O+CO↑+CO2↑，由各物质的性质可推测B中CuSO4 固体检验草酸分解产物中的水，C装置检验草酸分解产物中的CO2，D装置的目的是为了除尽CO2，防止影响后续实验现象的判断，E装置用来干燥气体，F、G装置用来判断草酸分解产物中有无CO生成，故答案为：除去混合气体中的CO2；（4）两者的物质的量的比是1：1，反应生成NaHC2 O4 ，溶液显酸性说明HC2O4-的电离程度大于其水解程度，而且溶液中还存在着水的电离，故c(H+)＞c(C2O42-)，由于离子的电离程度较小，则有c(HC2O4-)＞c(H+)，而Na+不发生任何反应，所以c(Na+)＞c(HC2O4-)。故c(H+)＞c（OH-），所以溶液呈酸性；（5）根据(4)分析可知以上溶液中各离子的浓度由大到小的顺序为c(Na+)＞c(HC2O4-)＞c(H+)＞c(C2O42-)＞c(OH-)。

考点：考查草酸的不稳定性、物质的还原性强弱比较、离子浓度比较、氧化还原反应方程式的配平、化学方程式和离子方程式的书写等知识。