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热点物质:乙二酸问题考查分析

来源:作者:朱康 点击:所属专题: 乙二酸
在高中化学第三册(必修+选修2003年版)第六单元第二节《性质实验方案的设计》中介绍乙二酸化学性质实验方案的设计,探究五个方面的性质:①乙二酸的酸性,②乙二酸受热分解,③乙二酸的还原性,④酯化反应,⑤乙二酸使蓝墨水褪色。显然,教材例题的教学功能还不仅局限

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在高中化学第三册(必修+选修2003年版)第六单元第二节《性质实验方案的设计》中介绍“乙二酸化学性质实验方案的设计”,探究五个方面的性质:①乙二酸的酸性,②乙二酸受热分解,③乙二酸的还原性,④酯化反应,⑤乙二酸使蓝墨水褪色。显然,教材例题的教学功能还不仅局限于此,下面通过对有关乙二酸问题的延伸改编,探讨如何挖掘教材例题的潜在价值,发挥教材例题的综合效应。

 一、考查有关元素推断 

[问题1]A、 B、C、D 四种元素, A B C的电子层数之和为5,A B能形成AB3分子,C元素的最高正价与其最低负价的绝对值相等,D的最外层电子数是次外层电子数的3倍。

(1)写出ABCD的元素符号?

(2)某物质含有上述四种元素中的2种,其空间构型为正四面体,写出该微粒的化学式?

(3)某盐含有上述四种元素,其水溶液显酸性。它与NaOH以物质的量之比(下同)1:1反应时无气体产生,1:2时能产生气体。该盐与盐酸反应生成含2个碳原子的酸,写出该盐的化学式            。写出该盐与与NaOH以物质的量之比1:2反应的离子方程式            。用方程式解释该盐水溶液显酸性的原因?                                                 

[命题意图] 本问将元素推断、物质结构、电离平衡和重要元素化合物知识结合起来,考查学生的定性分析和定量思维能力。

答案:(1)A-N,B-H,C-C,D-O(2) NH4 、CH4(3)HOOC-COONH4NH4+HOOC-COO+2OH=-OOC-COO+NH3↑+2 H2O

HOOC-COONH4 热点物质:乙二酸问题考查分析HNH4+-OOC-COO    NH4+H2O  热点物质:乙二酸问题考查分析  NH3·H2O+ H

二、考查有关滴定实验

[问题2] 草酸晶体的化学式可表示为H2C2O4·xH2O,为测定x的值,进行下列实验:

①称取w g某草酸晶体配成100.0mL的水溶液,

②取25.0mL所配溶液置于锥形瓶中,加入适量稀H2SO4,用浓度为 C mol/L 的KMnO4溶液滴定,所发生的离子方程式为:

  H2C2O4+MnO4+    (     )—— CO2↑+ Mn2++   (       )

回答下列问题:

(1)配平上述离子方程式。

(2)滴定时,指示剂应       (若加则写出指示剂的名称,若不加则不写),滴定终点的颜色变化为                        。

(3)当w为6.3克、c为0.5mol/L、滴定终点时消耗KMnO4的体积为10.0mL,计算x的值。

(4)若滴定时所用KMnO4溶液的浓度因久置而变小,则x的值会    (填“变大”、 “变小”或“不变”,下同),若终点读数时俯视,x的值会     。对于一定量草酸,所用KMnO4的浓度过浓或过稀均不合理,浓度过浓不合理的原因是                          ,浓度过稀不合理的原因是              _____。                                            。

(5)在滴定过程中,常常将锥形瓶的内壁用清水冲洗,原因是                       ,滴定时,常发现反应速率开始很慢,后来逐渐加快,估计原因可能是             ,欲证实该观点,简述设计实验的思想。 

[命题意图]乙二酸是具有还原性的有机羧酸,它能与高锰酸钾发生氧化还原反应,氧化还原滴定是酸碱中和滴定的自然延伸。本问将滴定实验操作、指示剂的选择、化学计算、实验误差分析和实验设计结合起来,考查学生综合分析问题能力和解决问题的能力。

答案:(1)5H2C2O4+2 MnO4+  6 ( H)== 10CO2↑+ 2 Mn2++ 8 (H2O )

(2)不加,无色变成紫红色,且半分钟不褪色。(3)x=2

(4)偏小、偏大、浓度过浓所消耗KMnO4体积过小,易造成误差,浓度过稀所消耗KMnO4体积过多,多次量取读数也易造成误差。

(5)将沾附在锥形瓶内壁的乙二酸冲洗下来,使其充分反应。根据上述方程式知,随着反应的进行,乙二酸的浓度逐渐减小,反应速率应减弱,而反应速率却加快,可能的原因是Mn2+起催化剂的作用——加快该反应速率。设计的实验思想可分两类,一类是加合作用:向乙二酸溶液加入含Mn2+试剂,增大Mn2+的浓度,观察反应速率是否增大。一类是阻隔作用:向乙二酸溶液加入某试剂使Mn2+沉淀,观察反应速率是否减弱。 

三、考查乙二酸分解产物的鉴别

[问题3] 乙二酸(HOOC-COOH)俗称草酸,其主要物理常数如下:

名称

分子式

颜色、状态

溶解性(g)

熔点(℃)

密度(g/cm3)

乙二酸

H2C2O4

无色

8.6(20℃)

189.5

1.900

二水合乙二酸

H2C2O4·2H2O

无色晶体

——

101.5

1.650


已知草酸受热分解的化学方程式为H2C2O4→H2O+CO2↑+CO↑。为了验证草酸受热分解及其产物,用如图装置进行实验。有人认为该装置不合理。请你指出用该装置进行实验不合理的主要原因。如何设计实验证明有分解产物CO? 

[命题意图] 本问是课本实验的直接改造和深化,通过信息给予的形式,考查乙二酸分解产物的鉴别,培养学生接受信息的能力和思维的严密性、精确性。 

答案:实验不合理的原因有①草酸晶体的熔点低,未分解之前就已熔化并流到试管中,不能完成分解实验。②该装置只能检验一种水解产物(CO2),不能检验是否有其它分解产物。③在未洗气(除杂)的情况下通入石灰水,还可能因草酸蒸气与石灰水反应生成了草酸钙沉淀(HOC-COOH+Ca(OH)2=Ca(COO)2↓+2H2O),对鉴别产物CO2有干扰。④生成的CO未能除去,会污染空气。⑤乙二酸晶体含有结晶水,加热后无法证明草酸的分解产物中是否含水。

要证明分解产物有CO,其原理是将CO点燃,再将其燃烧产物通过澄清石灰水看是否产生白色沉淀。故必须要防草酸蒸气的干扰(用碱液吸收),还要防CO2的干扰(用碱液吸收,再用澄清石灰水确定气体中无CO2)。即答案:分解气体依次通过足量NaOH溶液、澄清石灰水、碱石灰干燥,再点燃后通入澄清石灰水。 

高考命题的一个特点是“既来源于教材又高于教材”,很多高考题就是教材例题创新的改编,如98年“铝锌合金与强酸反应装置”是钠与水反应装置的创新,2002年理综“氨的喷泉实验装置”是教材喷泉实验装置的创新等。这都启示我们:对教材内容要多问几个“为什么”,多想几次“还可怎么办”,要注重知识的“形成过程和生长方向”,用综合的观点建立知识网络,用探究的方式指导学习过程,尽量挖掘教材例题的潜在价值。

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