探究乙二酸的性质

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时间:2019-11-22

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1、探究乙二酸的性质化学竞赛I内容摘要】乙二酸又名草酸,在生活中比较常见。此次课题研究的目的是探究乙二酸的化学性质(酸的通性和还原性),在探究活动的过程中了解一般的科学研究方法。【关键词】乙二酸草酸酸的通性还原性【正文】乙二酸乂名草酸,在100°C开始升华,125°C时迅速升华,157°C时大量升华,并开始分解。易溶于乙醇,溶于水,微溶于乙瞇,不溶于苯和氯仿。草酸遍布于自然界,常以草酸盐形式存在于植物如伏牛花、羊蹄草、酢浆草和酸模草的细胞膜,几乎所有的植物都含有草酸钙。草酸的分子式为C2H2O4,其结构简式为HOOC—CO

2、OH,结构中有两个竣基。我们在《有机化学基础》中已经学习了竣酸的性质,根据“结构决定性质",乙二酸的化学性质和乙酸的化学性质相似,都具有酸的通性,都能与醇发生酯化反应。我们的活动过程:我们在研究性学习活动屮要探究乙二酸的酸性,组员提出了下列探究酸性的方法:1、用玻璃棒蘸取适量的草酸,滴在pH试纸上,观察2、可以取适量草酸与氢氧化钠发生中和反应3、草酸与石灰乳反应4、草酸与金属钠反应,看是否有氢气产生5、草酸与镁条反应6、草酸与碳酸钠溶液反应科学研究耍讲究方法的科学性、安全性和可行性。科学性,即方案的设计不能有知识性错误

3、,要正确的运用科学知识解决问题;安全性,即方案的设计、药品的选择要安全第一,尽量冋避危险品的使用;可行性,即方案简单,不超出高中生的能力要求,所用的药品、设备实验室都能提供。我们组的成员对提出的6种验证乙二酸的酸性的方案进行分析和讨论。方案1“用玻璃棒蘸取适量的草酸,滴在pH试纸上,观察J这个方案是可行的。如果pH试纸出现红色,说明乙二酸显酸性。实验现象清晰无T扰。方案2“可以取适量草酸与氢氧化钠发生屮和反应二对于这个方案,我们组内有不同的意见。有组员认为草酸和氢氧化钠溶液都是无色的,如何证明他们之间发生反应呢?可见该

4、方案在设计的时候考虑不周到,可行性不强。最后我们利用酚駄试剂加到氢氧化钠溶液中形成“红酚駄”,然后往“红酚駄''中加草酸,若红色退去,说明草酸有酸性。方案3“草酸与石灰乳反应”,这个方案利用石灰乳混浊不清的特点恰好弥补了方案2的不足之处。方案4“草酸与金属钠反应,看是否有氢气产生”,对于这个方案组内有2位同学反对。一位同学说金属钠与水反应也能产生氢气,但是水不具有酸性。可是我们知道酸与活泼金属反应一定会产生氢气的,如何化解他们Z间的矛盾呢?经过我们的讨论,打算采用对比实验的方法。由于酸中具有较多的H+,因此金属钠与酸反

5、应比金属钠与水反应的现象要剧烈很多。由此,我们就可以设计对比实验来证明乙二酸具有酸性。另一位同学提出了异议,他说金属钠是危险品,我们的实验用金属钠就违背了安全性的原则。那么我们用什么金属比较合适呢?经过大家的讨论,我们选择金属镁,于是就有了我们的方案5“草酸与镁条反应覽方案6“草酸与碳酸钠溶液反应雹这个方案得到了组内成员的一致认可。在探究乙二酸的酸性的实验过程中,我们明白了看似很简单的实验设计,我们也要认真对待不能马虎,要从科学性、安全性、可行性角度选择药品、仪器、设计相应合理的实验方案,得到正确的实验结果。草酸的分子

6、式为C2H2O4,其屮碳元素的化合价是+3价,从氧化还原角度来分析,草酸既有氧化性又有还原性。因此乙二酸若遇到强氧化剂则表现出还原性,若遇到强述原剂则表现出氧化性。在老师的指导下,我们主要来探究草酸的还原性。在高中阶段,我们常见强氧化剂有:双氧水、氯水、酸性高镒酸钾溶液等。这3种强氧化剂,选择哪一种与草酸反应最好?为什么?经过我们的讨论,我们认为酸性高镒酸钾溶液是最合适的强氧化剂。因为它无毒,£1身有颜色,若与草酸发生氧化还原反应后会褪成无色,现象十分明显。通过查阅资料,草酸与高猛酸钾溶液反应后得到的无色物质是Mn2+

7、,因此这个反应的化学方程式是:5C2H2O4+2MnO4'+6H+=10CO2+2Mn2++8H2O我们的实验探究过程:(一)检验乙二酸的酸性:1、pH鉴定实验步骤:分别用洁净的玻璃棒蘸取少量乙二酸溶液,点在pH试纸上,观察其颜色变化。实验现彖:pH试纸均显红色。结论:乙二酸呈酸性。分析:乙二酸结构中具有两个竣基,推测其酸性比乙酸强。2、和活泼金属反应。实验步骤:取少量镁条放入干净的试管,往试管屮加入5mL的乙二酸溶液,观察现象。实验现象:镁条和乙二酸发生反应,放出气体。结论:乙二酸具有酸性。3、和弱酸盐反应。实验步骤

8、:取3mL饱和碳酸钠溶液放入一支洁净的试管,再往试管中加入5mL乙二酸溶液,观察现象。实验现象:碳酸钠和乙二酸发生反应,放出大量气体。原理:HOOC—COOH+Na2CO3=NaOOC—COONa+H2O+CO2^结论:乙二酸具有酸性,且酸性比碳酸强。(二)探究乙二酸的述原性实验步骤:在两支洁净的试管中加入5mL乙二酸溶液,用胶头

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