Question

16．KMnO₄能將草酸（H₂C₂O₄）氧化．在25℃下，某同學(xué)欲通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)探究初始pH和草酸濃度對(duì)該反應(yīng)速率的影響．完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表，表中不要留空格．

	初始pH	V（KMnO4）/mL	V（H2C2O4）/mL	V（H2O）/mL
①	4	20	10
②	5		10	5
③		20		10

（2）某同學(xué)欲利用高錳酸鉀法測(cè)定碳酸鈣樣品中鈣的含量．過(guò)程如下：
步驟Ⅰ稱(chēng)取2.50g碳酸鈣試樣，溶解于稀鹽酸，以CaC₂O₄形式沉淀鈣．
沉淀Ⅱ?qū)⒊恋磉^(guò)濾洗滌，溶于稀硫酸后定容在250mL容量瓶中．
步驟Ⅲ每次取20.00mL溶液，用0.020mol/L KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，三次滴定消耗標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為36.42mL．
①滴定過(guò)程中用到的玻璃儀器有酸式滴定管、錐形瓶，滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紅色，淺紅色30s內(nèi)不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)．
②步驟Ⅱ中若將沉淀溶于稀鹽酸，會(huì)使測(cè)定結(jié)果偏高（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）．
③試樣中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是91.05%．

Answer 1

分析 （1）該實(shí)驗(yàn)探究不同的初始pH和草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以KMnO₄的濃度不變，探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響，需保證其他條件相同時(shí)來(lái)做實(shí)驗(yàn)；
（2）①KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液用帶玻璃活塞的酸式滴定管，待測(cè)液用錐形瓶盛放；利用高錳酸鉀本身顏色判斷滴定到終點(diǎn)；
草酸與高錳酸鉀反應(yīng)是錳離子和二氧化碳、水；
②鹽酸會(huì)與酸性高錳酸鉀反應(yīng)，導(dǎo)致高錳酸鉀消耗更多；
③根據(jù)關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄計(jì)算出草酸的物質(zhì)的量，再根據(jù)關(guān)系式H₂C₂O₄～CaC₂O₄～CaCO₃計(jì)算碳酸鈣的物質(zhì)的量，最后得出質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）該實(shí)驗(yàn)探究不同的初始pH和草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)要求控制KMnO₄溶液初始濃度相同，則KMnO₄溶液的體積為20mL，根據(jù)實(shí)驗(yàn)②可知總體積為35mL，每次實(shí)驗(yàn)總體積都是35mL，則實(shí)驗(yàn)①加水的體積應(yīng)為5mL，實(shí)驗(yàn)③加入草酸的體積應(yīng)是5mL，實(shí)驗(yàn)①與實(shí)驗(yàn)②溶液PH不同，其他條件相同，則探究不同的初始pH對(duì)反應(yīng)速率的影響，實(shí)驗(yàn)③與實(shí)驗(yàn)②探究草酸溶液濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，所以溶液PH相同，應(yīng)為5，
故答案為：

	初始pH	V（KMnO4）/mL	V（H2C2O4）/mL	V（H2O）/mL
①				5
②		20
③	5		5

；
（2）①KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液有強(qiáng)氧化性，會(huì)腐蝕橡膠，用帶玻璃活塞的酸式滴定管，待測(cè)液用錐形瓶盛放；高錳酸鉀本身有顏色，故不需要另加指示劑，草酸反應(yīng)完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紅色，淺紅色30s內(nèi)不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)，
故答案為：酸式滴定管、錐形瓶；加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紅色，淺紅色30s內(nèi)不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
②鹽酸會(huì)與酸性高錳酸鉀反應(yīng)，導(dǎo)致高錳酸鉀消耗更多，實(shí)驗(yàn)是通過(guò)高錳酸鉀的量算出樣品中鈣的含量，所以用鹽酸會(huì)使結(jié)果偏高，
故答案為：偏高；
③草酸與高錳酸鉀反應(yīng)生成錳離子、二氧化碳和水，其反應(yīng)的離子方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
根據(jù)關(guān)系式2KMnO₄～～～～～～～～～～～～5H₂C₂O₄
                 2                                                  5
0.020mol/L×36.42×10^-3L                                n（H₂C₂O₄）
n（H₂C₂O₄）=$\frac{0.020mol/L×36.42×1{0}^{-3}L×5}{2}$，
則250mL容量瓶中草酸物質(zhì)的量為：$\frac{0.020mol/L×36.42×1{0}^{-3}L×5}{2}$×$\frac{250mL}{20mL}$，
再根據(jù)關(guān)系式H₂C₂O₄～CaC₂O₄～CaCO₃可知碳酸鈣的物質(zhì)的量與草酸物質(zhì)的量相等，
則碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{碳酸鈣的質(zhì)量}{樣品總質(zhì)量}×100%$=$\frac{0.020mol/L×36.42×1{0}^{-3}L×5}{2}$×$\frac{250mL}{20mL}$×100g/mol÷2.50g×100%=91.05%，
故答案為：91.05%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了定量實(shí)驗(yàn)探究，是高考熱點(diǎn)，涉及影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和利用氧化還原滴定測(cè)定物質(zhì)的含量，題目綜合性強(qiáng)，注意在探究外界條件對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)控制變量法的使用，定量計(jì)算時(shí)注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程中只是取了樣品的一部分，容易忽略．