Question

4．高錳酸鉀是一種重要的化學(xué)試劑，其溶液不很穩(wěn)定，在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，在中性或弱堿性溶液中分解速度很慢，見光分解速度加快．
（1）酸性條件下高錳酸鉀溶液分解的離子方程式4 MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2 H₂O．
（2）請配平高錳酸鉀溶液與草酸鈉Na₂C₂O₄溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）該學(xué)習(xí)小組在獲取了上述經(jīng)驗和結(jié)論以后，用穩(wěn)定的物質(zhì)草酸鈉Na₂C₂O₄（相對分子質(zhì)量134.0）來標定高錳酸鉀溶液的濃度．他們準確稱取1.340g純凈的草酸鈉配成250mL溶液，每次準確量取25.00mL溶液酸化后用KMnO₄溶液滴定．
①高錳酸鉀溶液應(yīng)裝在丙（填圖中的儀器編號）．
②當逐滴滴入高錳酸鉀溶液，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液由無色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不褪色時可判定為滴定終點，消耗KMnO₄溶液體積為20.00mL（多次測定的平均值），則KMnO₄溶液的濃度為0.0200mol/L．（取3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，同時會生成水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）根據(jù)化合價升降方法，反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒、電荷守恒確定其它物質(zhì)的系數(shù)；
（3）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以發(fā)生堿式滴定管的橡皮管，故應(yīng)用酸式滴定管盛放；
②高錳酸鉀為紫色溶液，逐滴滴入高錳酸鉀溶液，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液由無色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不褪色為達到滴定終點；令KMnO₄溶液的濃度為c，根據(jù)方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算．

解答 解：（1）由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，同時會生成水，反應(yīng)離子方程式為：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O，
故答案為：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O；
（2）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺系數(shù)為2、CO₂系數(shù)為10，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為16，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O系數(shù)為8，配平后離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，故答案為：2、5、16、2、10、8H₂O；
（3）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以發(fā)生堿式滴定管的橡皮管，故應(yīng)用酸式滴定管盛放，故選擇丙，故答案為：丙；
②高錳酸鉀為紫色溶液，逐滴滴入高錳酸鉀溶液，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液由無色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不褪色為達到滴定終點，n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，則：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計
2mol 5mol
c×0.02L×10 0.01mol
所以2mol：5mol=c×0.02L×10：0.01mol
解得c=0.0200mol/L，
故答案為：逐滴滴入高錳酸鉀溶液，當?shù)稳胱詈笠坏胃咤i酸鉀溶液時，溶液由無色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不褪色；0.0200mol/L．

點評 本題考查氧化還原反應(yīng)配平、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、化學(xué)計算等，難度中等，注意把握實驗的原理，需要學(xué)生具備一定的理論分析能力和計算解決問題的能力．