草酸是一種常用的還原劑,某校高三化學(xué)小組探究草酸被氧化的速率問題。
實(shí)驗(yàn)Ⅰ |
試劑 |
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混合后 溶液pH |
現(xiàn)象 (1 h后溶液) |
試管 |
滴管 |
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a |
4mL 0.01mol?L-1KMnO4溶液,幾滴濃H2SO4 |
2 mL0.3 mol?L-1H2C2O4溶液 |
2 |
褪為無色 |
b |
4mL 0.01mol?L-1KMnO4溶液,幾滴濃NaOH |
7 |
無明顯變化 |
c |
4mL 0.01mol?L-1K2Cr2O7溶液,幾滴濃H2SO4 |
2 |
無明顯變化 |
d |
4mL 0.01mol?L-1K2Cr2O7溶液,幾滴濃NaOH |
7 |
無明顯變化 |
(1)H
2C
2O
4是二元弱酸,寫出H
2C
2O
4溶于水的電離方程式:
H2C2O4?HC2O4-+H+,HC2O4-?C2O42-+H+
H2C2O4?HC2O4-+H+,HC2O4-?C2O42-+H+
。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ試管a中KMnO
4最終被還原為Mn
2+,該反應(yīng)的離子方程式為:
5H2C2O4+6H++2MnO4-=10CO2↑+2Mn2++8H2O
5H2C2O4+6H++2MnO4-=10CO2↑+2Mn2++8H2O
。
(3)瑛瑛和超超查閱資料,實(shí)驗(yàn)Ⅰ試管c中H
2C
2O
4與K
2Cr
2O
7溶液反應(yīng)需數(shù)月時(shí)間才能完成,但加入MnO
2可促進(jìn)H
2C
2O
4與K
2Cr
2O
7的反應(yīng)。依據(jù)此資料,吉吉和昊昊設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。
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實(shí)驗(yàn)Ⅱ |
實(shí)驗(yàn)Ⅲ |
實(shí)驗(yàn)Ⅳ |
實(shí)驗(yàn)操作 |
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實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
6 min后固體完全溶解,溶液橙色變淺,溫度不變 |
6 min后固體未溶解,溶液顏色無明顯變化 |
6 min后固體未溶解,溶液顏色無明顯變化 |
實(shí)驗(yàn)Ⅳ的目的是:
排除實(shí)驗(yàn) II中MnO2直接還原重鉻酸鉀的可能性
排除實(shí)驗(yàn) II中MnO2直接還原重鉻酸鉀的可能性
。
(4)睿睿和萌萌對(duì)實(shí)驗(yàn) II繼續(xù)進(jìn)行探究,發(fā)現(xiàn)溶液中Cr
2O
72-濃度變化如圖:
臧臧和蔡蔡認(rèn)為此變化是通過兩個(gè)過程實(shí)現(xiàn)的。
過程i。MnO
2與H
2C
2O
4反應(yīng)生成了Mn
2+。
過程ii。
Mn2+可加快草酸與重鉻酸鉀的反應(yīng)
Mn2+可加快草酸與重鉻酸鉀的反應(yīng)
。
①查閱資料:溶液中Mn
2+能被PbO
2氧化為MnO
4-。
針對(duì)過程i,可采用如下方法證實(shí):
將0.0001 mol MnO
2加入到6 mL
0.1mol/LH2C2O4溶液(調(diào)至pH=2)
0.1mol/LH2C2O4溶液(調(diào)至pH=2)
中,固體完全溶解;從中取出少量溶液,加入過量PbO
2固體,充分反應(yīng)后靜置,觀察到
上清液為紫色
上清液為紫色
。
②波波和姝姝設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證實(shí)了過程ii成立,她們的實(shí)驗(yàn)方案是
將2mL、0.3mol/LH2C2O4溶液與4mL 0.01mol/LK2Cr2O7溶液混合,調(diào)至pH=2,加入0.0001molMnSO4固體,6min后溶液橙色變淺
將2mL、0.3mol/LH2C2O4溶液與4mL 0.01mol/LK2Cr2O7溶液混合,調(diào)至pH=2,加入0.0001molMnSO4固體,6min后溶液橙色變淺
。
(5)綜合以上實(shí)驗(yàn)可知,草酸發(fā)生氧化反應(yīng)的速率與
氧化劑種類、溶液pH、是否有催化劑
氧化劑種類、溶液pH、是否有催化劑
有關(guān)。