Question

18．某化學(xué)興趣小組為了測(cè)定某草酸晶體的純度及硫酸酸化的高錳酸鉀溶液與草酸（H₂C₂O₄）溶液反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)速率大小的影響因素，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)．化學(xué)反應(yīng)如下：
KMnO₄+H₂C₂O₄+H₂SO₄-K₂SO₄+MnSO₄+CO₂↑+H₂O（未配平）  實(shí)驗(yàn)主要步驟如下：
Ⅰ．稱取2.80g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）配成100ml草酸溶液
Ⅱ．取25.00ml草酸溶液于錐形瓶中，加入適量稀硫酸，用0.1000mol•L^-1酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗KMnO₄溶液20.00ml
Ⅲ．測(cè)定化學(xué)反應(yīng)速率．
（1）根據(jù)步驟Ⅱ請(qǐng)回答：
①完成酸性高錳酸鉀溶液和H₂C₂O₄（已知草酸為弱酸）溶液反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
②高錳酸鉀溶液應(yīng)盛裝于甲（如圖，填“甲”或“乙”）滴定管．
③滴定到達(dá)終點(diǎn)的判斷標(biāo)志是：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液呈紫紅（微紅）色且半分鐘不褪色．
④該草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：90%
⑤下列造成草酸晶體質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高的是BC
A、滴定終點(diǎn)讀數(shù)時(shí)俯視  B、滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失
C、潤(rùn)洗錐形瓶          D、滴定過(guò)程中加入少量蒸餾水沖洗瓶壁
（2）取3支大小規(guī)格相同的試管，向試管中分別加入2mL 0.1mol．L^-1酸性KMnO₄ 溶液，將其中一支試管放入冰水中，另一支試管放入80℃的熱水中，第3支試管置于室溫下（25℃）．再向試管中同時(shí)加入2mL 0.1mol．L^-1H₂C₂O₄．請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①第3支試管置于室溫下（25℃），有什么作用？對(duì)照
②放在冰水中的試管在10秒時(shí)剛好反應(yīng)完全，則用KMnO₄表示的化學(xué)反應(yīng)速率為v（KMnO₄）=0.002mol•L^-1•s^-1．

Answer 1

分析 （1）①酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時(shí)自身被還原生成二價(jià)錳離子，根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子守恒配平反應(yīng)方程式；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)裝在酸式滴定管中；
③草酸反應(yīng)完畢，滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液呈紫紅（微紅）色且半分鐘不褪色，說(shuō)明達(dá)到終點(diǎn)；
④由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄計(jì)算，注意溶液體積變化；
⑤由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{C（KMn{O}_{4}）•V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，據(jù)此分析判斷；
（2）①改變條件后與原條件進(jìn)行對(duì)比；
②根據(jù)V=$\frac{△C}{△t}$計(jì)算，注意判斷過(guò)量．

解答 解：（1）①酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化草酸根離子生成二氧化碳，同時(shí)自身被還原生成二價(jià)錳離子，離子反應(yīng)方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=1OCO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)裝在酸式滴定管中，甲為酸式滴定管，故答案為：甲；
③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，滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液呈紫紅（微紅）色且半分鐘不褪色，說(shuō)明達(dá)到終點(diǎn)，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液呈紫紅（微紅）色且半分鐘不褪色，說(shuō)明達(dá)到終點(diǎn)；
④由關(guān)系式    2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知
               2           5
   0.1000mol•L^-1×0.0200L   n
   n=0.005mol
 100mL草酸溶液中草酸物質(zhì)的量0.005mol×$\frac{100}{25}$=0.02mol
 草酸晶體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.02mol×126g•mo{l}^{-1}}{2.80g}$×100%=90%；
故答案為：90%；
⑤由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）═$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{C（KMn{O}_{4}）•V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，
A．讀取KMnO₄溶液體積時(shí)，滴定前平視，滴定結(jié)束后俯視讀數(shù)，導(dǎo)致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏小，測(cè)定的測(cè)定草酸的濃度偏低，故A不符合；
B．滴定管內(nèi)在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏大，測(cè)定的草酸濃度偏高，故B符合；
C．錐形瓶用蒸餾水洗凈后潤(rùn)洗，導(dǎo)致草酸的物質(zhì)的量增加，所用高錳酸鉀的體積增大，測(cè)定的草酸濃度偏高，故C符合；
D．滴定過(guò)程中加入少量蒸餾水沖洗瓶壁，對(duì)草酸的物質(zhì)的量無(wú)影響，所用高錳酸鉀體積不變，對(duì)測(cè)定草酸濃度無(wú)影響，故D不符合；
故選BC；
（2）①實(shí)驗(yàn)的目的是看溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響，故需與常溫進(jìn)行對(duì)照，故答案為：對(duì)照；
②試管中加入2mL 0.1mol．L^-1酸性KMnO₄ 溶液，再向試管中同時(shí)加入2mL 0.1mol．L^-1H₂C₂O₄，根據(jù)關(guān)系式：2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知高錳酸鉀過(guò)量，反應(yīng)完全時(shí)，
2KMnO₄ ～5H₂C₂O₄
2              5
△n（KMnO₄）     0.1mol•L^-1×2×10^-3L                       
△n（KMnO₄）=$\frac{0.1mol•{L}^{-1}×2×1{0}^{-3}L×2}{5}$=0.08×10^-3mol 
混合后△c（KMnO₄）=$\frac{0.08×1{0}^{-3}mol}{（2+2）×1{0}^{-3}L}$=0.02mol/L，v（（KMnO₄）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.02mol•{L}^{-1}}{10s}$0.002mol/（L•s），故答案為：0.002mol/（L•s）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查氧化還原滴定原理與應(yīng)用、探究影響速率的因素，難度中等，理解實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，是對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，特別注意最后的一道計(jì)算題，要對(duì)過(guò)量問(wèn)題進(jìn)行判斷，很容易出錯(cuò)．