Question

14．我國(guó)國(guó)標(biāo)推薦的食品藥品中Ca元素含量的測(cè)定方法之一為：利用Na₂C₂O₄將處理后的樣品中的Ca²⁺沉淀，過濾洗滌，然后將所得CaC₂O₄固體溶于過量的強(qiáng)酸，最后使用已知濃度的KMnO₄溶液通過滴定來測(cè)定溶液中Ca²⁺的含量．針對(duì)該實(shí)驗(yàn)中的滴定過程，回答以下問題：
（1）KMnO₄溶液應(yīng)該用酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管盛裝．
（2）試寫出滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（3）滴定終點(diǎn)的顏色變化為：溶液由由無色變?yōu)闇\紫色．
（4）某同學(xué)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了改進(jìn)并用于測(cè)定某品牌的鈣片中的鈣元素（主要為CaCO₃）含量，其實(shí)驗(yàn)過程如下：取2.00g樣品加入錐形瓶中，用酸式滴定管向錐形瓶?jī)?nèi)加入20.00mL濃度為0.10mol•L^-1的鹽酸（鹽酸過量），充分反應(yīng)一段時(shí)間，用酒精燈將錐形瓶?jī)?nèi)液體加熱至沸騰，數(shù)分鐘后，冷卻至室溫，加入2～3滴酸堿指示劑，用濃度為0.10mol•L^-1的NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，消耗NaOH溶液8.00mL．（提示：Ca（OH）₂微溶于水，pH較低時(shí)不會(huì)沉淀出）
據(jù)此回答：
①為使現(xiàn)象明顯、結(jié)果準(zhǔn)確，滴定過程中的酸堿指示劑應(yīng)選擇甲基橙試液（填“石蕊”、“甲基橙”或“酚酞”）；
②實(shí)驗(yàn)過程中將錐形瓶?jī)?nèi)液體煮沸的目的是將溶解在溶液中的CO₂氣體趕出
③則此2.00g鈣片中CaCO₃的質(zhì)量為0.06g．

Answer 1

分析 （1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，根據(jù)中和滴定所需儀器判斷；
（2）在硫酸條件下，高錳酸鉀將C₂O₄^2-氧化為CO₂，自身被還原為MnSO₄，據(jù)此寫出反應(yīng)的離子方程式；
（3）高錳酸鉀溶液本身有顏色，為紫色，在開始滴入含C₂O₄^2-溶液中時(shí)被還原，顏色消失，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，加入最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，溶液應(yīng)該是由無色變?yōu)闇\紫色；
（4）碳酸鈣和鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、二氧化碳和水，考慮二氧化碳溶于水，故要加熱煮沸，過量鹽酸用氫氧化鈉滴定，考慮氫氧化鈣的微溶性，應(yīng)選擇在pH較低時(shí)變色的指示劑，根據(jù)滴定算出過量鹽酸，進(jìn)而求得與碳酸鈣反應(yīng)的鹽酸，根據(jù)方程式計(jì)算碳酸鈣的質(zhì)量．

解答 解：（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，會(huì)腐蝕橡膠，應(yīng)放在酸式滴定管中，
故答案為：酸式；
（2）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，在硫酸條件下將C₂O₄^2-氧化為CO₂，自身被還原為Mn²⁺，離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（3）高錳酸鉀溶液本身有顏色，為紫色，在開始滴入C₂O₄^2-中時(shí)被還原，顏色消失，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，加入最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，溶液由無色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：由無色變?yōu)闇\紫；
（4）①根據(jù)題給信息，Ca（OH）₂微溶于水，pH較低時(shí)不會(huì)沉淀出，甲基橙變色范圍為3.1～4.4，符合，石蕊變色不明顯，酚酞變色范圍為：8.2～10.0，pH較高，有氫氧化鈣沉淀生成，干擾滴定，故用甲基橙作指示劑，故答案為：甲基橙；
②二氧化碳溶于水，加熱煮沸趕走溶液中二氧化碳，避免二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)造成誤差，故答案為：將溶解在溶液中的CO₂氣體趕出；
③中和滴定消耗鹽酸為：0.1mol/L×8mL=0.8mmol，和碳酸鈣反應(yīng)的鹽酸為：0.1mol/L×20mL-0.8mmol=1.2mmol=0.0012mol，
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100g   2mol
m      0.0012mol
m=$\frac{100g×0.0012mol}{2mol}$=0.06g，故答案為：0.06g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滴定原理的應(yīng)用，中等難度，注意題給信息的應(yīng)用，根據(jù)滴定原理進(jìn)行計(jì)算要明確反應(yīng)原理．