Question

14．已知草酸（H₂C₂O₄）是一種二元弱酸，草酸及其鹽廣泛用于醫(yī)藥、印染、塑料等工業(yè)．
（1）已知25℃時(shí)，幾種常見弱酸的K_a如下表所示：

電解質(zhì)	H2C2O4	CH3COOH	HCN	H2CO3
電離常數(shù)（mol•L-1）	K1=5.6×10-2 K2=5.4×10-3	K1=1.7×10-5	K2=6.2×10-10	K1=4.2×10-7 K2=5.6×10-11

①25℃時(shí)，濃度均為0.1mol•L^-1的Na₂C₂O₄、CH₃COONa、NaCN、Na₂CO₃的pH由大到小的順序是Na₂CO₃＞NaCN＞CH₃COONa＞Na₂C₂O₄．中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量后者大（填“前者大”“后者大”或“相等”）．
②下列關(guān)于0.1mol•L?¹NaHC₂O₄溶液的說(shuō)法正確的是ad．
a．HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度，溶液顯酸性
b．HC₂O₄^-的水解程度大于電離程度程度，溶液顯堿性
c．溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）
d．溶液中c（H⁺）=c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄）
（2）在t℃時(shí)，MgC₂O₄在水中的沉淀溶解平衡曲線如圖1所示．又知t℃時(shí)Mg（OH）₂的K_sp=5.6×10^-12，下列說(shuō)法不正確的是BD．
A．在t℃時(shí)，MgC₂O₄的K_sp=8.1×10^-5（mol•L^-1）．
B．在MgC₂O₄飽和溶液中加入Na₂CO₃固體，可使溶液由c點(diǎn)到b點(diǎn)
C．圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是MgC₂O₄的不飽和溶液
D．在t℃時(shí)，MgC₂O₄ （s）+2OH-（aq）?Mg（OH）₂（s）+C₂O₄^2-（aq）平衡常數(shù)K=K_sp[Mg（OH）₂]/K_sp （MgC₂O₄）

（3）草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證草酸亞鐵晶體熱分解的產(chǎn)物，探究過(guò)程如圖2：
①?gòu)沫h(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置．
②該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，從實(shí)驗(yàn)安全角度考慮，應(yīng)先點(diǎn)燃A（填“A”或“E”）處的酒精燈．
③若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B中白色無(wú)水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色粉末變紅色．（補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O、CO和CO₂．
④為探究草酸亞鐵晶體分解的固體產(chǎn)物，興趣小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O），相對(duì)分子質(zhì)量是180），充分加熱，使其完全分解，冷卻后稱得剩余固體的質(zhì)量為1.60g．若剩余固體只有一種鐵的氧化物，通過(guò)計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式為Fe₂O₃．草酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）①電離常數(shù)越大，酸的酸性越強(qiáng)，其鹽溶液的水解程度越小，鹽溶液的pH越�。籶H相同時(shí)，酸性越強(qiáng)，其酸的濃度越小；
②已知K₂=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）×c（{H}^{+}）}{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=5.4×10^-3，則HC₂O₄^-溶液顯酸性，結(jié)合電荷守恒和物料守恒分析；
（2）A．MgC₂O₄的K_sp=c（Mg²⁺）×c（C₂O₄^2-），結(jié)合圖中數(shù)據(jù)計(jì)算；
B．在MgC₂O₄飽和溶液中加入Na₂CO₃固體，會(huì)生成碳酸鎂沉淀；
C．沉淀溶解平衡曲線下面的點(diǎn)代表不飽和溶液；
D．根據(jù)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式與Ksp的表達(dá)式分析；
（3）①CO屬于有毒氣體，要進(jìn)行尾氣處理；
②可燃性氣體與氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸，所以先點(diǎn)燃分解反應(yīng)處的酒精燈，排盡裝置中的空氣；
③二氧化碳與澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀，CO還原CuO得到Cu；
④根據(jù)草酸亞鐵晶體的質(zhì)量求出其中Fe元素的質(zhì)量，由元素守恒可知氧化物中Fe的質(zhì)量，再求出O元素的質(zhì)量，然后求出鐵的氧化物的化學(xué)式，根據(jù)題中提供的信息，可知草酸亞鐵晶體分解的產(chǎn)物為忒的氧化物、H₂O、CO、CO₂，根據(jù)原子守恒寫出方程式．

解答 解：（1）①電離常數(shù)越大，酸的酸性越強(qiáng)，其鹽溶液的水解程度越小，鹽溶液的pH越小，則濃度均為0.1mol•L^-1的Na₂C₂O₄、CH₃COONa、NaCN、Na₂CO₃的pH由大到小的順序是Na₂CO₃＞NaCN＞CH₃COONa＞Na₂C₂O₄；pH相同時(shí)，酸性越強(qiáng)，其酸的濃度越小，已知甲酸的酸性大于HCN，則pH相同時(shí)HCN的濃度大，所以中和等體積、等pH的HCOOH和HCN消耗NaOH的量，HCN消耗的氫氧化鈉多；
故答案為：Na₂CO₃＞NaCN＞CH₃COONa＞Na₂C₂O₄；后者大；
②a．已知K₂=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）×c（{H}^{+}）}{c（H{C}_{2}{{O}_{4}}^{-}）}$=5.4×10^-3，則HC₂O₄^-溶液顯酸性，則HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，故a正確；
b．HC₂O₄^-的電離程度大于水解程度，溶液顯酸性，故b錯(cuò)誤；
c．NaHC₂O₄溶液存在電荷守恒，則溶液中c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），故c錯(cuò)誤；
d．NaHC₂O₄溶液存在電荷守恒為c（Na⁺）+c（H⁺）=c（HC₂O₄^-）+c（OH^-）+2c（C₂O₄^2-），物料守恒為，c（Na⁺）=c（HC₂O₄^-）++c（C₂O₄^2-）+c（H₂C₂O₄），聯(lián)立兩個(gè)式子可得：c（H⁺）=c（OH^-）+c（C₂O₄^2-）-c（H₂C₂O₄），故d正確；
故答案為：ad；
（2）A．MgC₂O₄的K_sp=c（Mg²⁺）×c（C₂O₄^2-）=（9×10^-3）²=8.1×10^-5（mol•L^-1），故A正確；
B．在MgC₂O₄飽和溶液中加入Na₂CO₃固體，會(huì)生成碳酸鎂沉淀，則鎂離子濃度減小，圖中由c點(diǎn)到b點(diǎn)時(shí)鎂離子濃度不變，故B錯(cuò)誤；
C．沉淀溶解平衡曲線下面的點(diǎn)代表不飽和溶液，則a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是MgC₂O₄的不飽和溶液，故C正確；
D．MgC₂O₄ （s）+2OH^-（aq）?Mg（OH）₂（s）+C₂O₄^2-（aq）平衡常數(shù)K=$\frac{c（{C}_{2}{{O}_{4}}^{2-}）}{{c}^{2}（O{H}^{-}）}$=$\frac{Ksp[Mg{C}_{2}{O}_{4}]}{Ksp[Mg（OH）_{2}]}$，故D錯(cuò)誤；
故答案為：BD；
（3）①CO屬于有毒氣體，要進(jìn)行尾氣處理，所以從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是缺少尾氣處理裝置；
故答案為：缺少尾氣處理裝置；
②可燃性氣體與氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸，所以先點(diǎn)燃分解反應(yīng)處的酒精燈，排盡裝置中的空氣，即先點(diǎn)燃A處的酒精燈；
故答案為：A；
③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B中白色無(wú)水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色固體變紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂；
故答案為：C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色粉末變紅色；
④草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為：3.6g×$\frac{56}{180}$=1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，
氧化物中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g=0.48g，
鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：1.12g：0.48g=7：3，
設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_xO_y，
則有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
所以鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe₂O₃；
則草酸亞鐵晶體分解生成的產(chǎn)物為Fe₂O₃、H₂O、CO、CO₂，其反應(yīng)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3CO↑+CO₂↑+2H₂O；
故答案為：Fe₂O₃；FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3CO↑+CO₂↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鹽的水解、溶液中電荷守恒和物料守恒的應(yīng)用、溶度積常數(shù)的應(yīng)用、性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等，題目涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力和實(shí)驗(yàn)探究能力．