Question

12．為測定某溶液中Ca²⁺的含量，某同學設計了如下實驗：量取100mL該溶液與燒杯中，加入足量的（NH₄）₂C₂O₄溶液使Ca²⁺轉化為CaC₂O₄沉淀（假設其他離子均不生成沉淀），過濾、洗滌后，往沉淀中加入足量稀硫酸，然后用0.1000mol•L^-1的KMnO₄標準溶液滴定．
（1）配平KMnO₄氧化H₂C₂O₄的化學方程式：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
（2）如圖1所示的儀器中，配制0.1000mol•L^-1的KMnO₄標準溶液時肯定不需要的是AC（填標號），除此之外還需用到的玻璃儀器是燒杯、玻璃棒（填儀器名稱）．
（3）在實驗中其他操作均正確，若定容時仰視刻度線，則所得溶液濃度＜0.1000mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；若KMnO₄標準溶液在轉移至容量瓶時，灑落了少許，則所得溶液濃度＜0.1000mol•L^-1．
（4）若滴定過程中消耗KMnO₄標準溶液20.00mL，則原溶液中Ca²⁺的質量濃度為2.000g•L^-1．
（5）如圖2為草酸鈣固體在受熱分解過程中所得固體產物的質量隨溫度變化的曲線，圖中A、B、C分別代表三種固體，寫出固體A到B的化學方程式：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

Answer 1

分析 （1）該反應中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價、C元素化合價由+3價變?yōu)?4價，根據轉移電子守恒、原子守恒配平方程式；
（2）根據配制步驟是計算、量取、稀釋、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶來分析需要和不需要的儀器；
（3）根據c=$\frac{n}{V}$并結合溶質的物質的量n和溶液的體積V的變化來進行誤差分析；
（4）根據2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，利用關系式法計算：5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，原溶液中Ca²⁺的質量濃度計算公式為c=$\frac{m}{V}$，注意濃度的單位為g•L^-1；
（5）由圖可知：A處CaC₂O₄的質量為6.4 g，B為5 g．觀察化學式：CaC₂O₄，其逐步分解的固體產物必為含Ca的化合物，則產物B的物質的量應與CaC₂O₄相同，設B的相對分子質量分別為x，根據關系式計算B的相對分子質量，據此判斷B的化學式，進而書寫固體A到B的化學方程式．

解答 解：（1）該反應中Mn元素化合價由+7價變?yōu)?2價、C元素化合價由+3價變?yōu)?4價，其轉移電子總數為10，根據轉移電子守恒知，KMnO₄的計量數是2、H₂C₂O₄的計量數是5，再根據原子守恒得方程式為2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，
故答案為：2；5；3；1；2；10；8；
（2）根據配制步驟是計算、量取、稀釋、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻、裝瓶可知，配制0.1000mol•L^-1的KMnO₄標準溶液需要的儀器有：量筒、燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管，故不需要的儀器是A（圓底燒瓶）C（分液漏斗），還需要的儀器有：燒杯、玻璃棒，
故答案為：AC；燒杯、玻璃棒；
（3）若定容時仰視刻度線，導致溶液的體積偏大，所以配制溶液的濃度偏低，故所得溶液濃度小于0.1000mol•L^-1，若KMnO₄標準溶液在轉移至容量瓶時，灑落了少許，則會成溶質的損失，使所配溶液的濃度偏低，故所得溶液濃度小于0.1000mol•L^-1，
故答案為：＜；＜；
（4）根據2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，則
5Ca^{2+_{～～～～2}}MnO₄^-
n（Ca²⁺）   0.1mol•L^-1×0.02L    解得：n（Ca²⁺）=0.005mol，100mL該溶液Ca²⁺的質量濃度為c=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.005mol×40g/mol}{0.1L}$=2g/L故答案為：2；
（5）設B的相對分子質量分別為x，則：
由CaC₂O₄～～～～B
   128         x
   6.4g        5g     所以x=$\frac{128×5g}{6.4g}$=100，CaC₂O₄相對分子質量為128，B與CaC₂O₄的相對分子質量相差28，則B為CaCO₃，
所以固體A到B的化學方程式為：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑，
故答案為：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

點評 本題考查了氧化還原反應的配平、一定物質的量濃度溶液的配制過程中的計算和誤差分析、滴定過程的計算應用、化學式的推斷，為高頻考點，側重分析與實驗、計算能力的綜合考查，題目難度中等．