Question

15．某化學實驗小組用0.2000 mol/L的酸性KMnO₄溶液測定草酸晶體的純度（草酸晶體化學式為H₂C₂O₄•2H₂O，雜質不與KMnO₄反應）．實驗步驟如下：
（1）稱取13.0 g草酸晶體，配成250 mL水溶液．此操作過程必須用到的2種定量儀器是托盤天平和250mL容量瓶．
（2）量取草酸溶液25.00 mL放入錐形瓶中，用0.2000 mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定．
①配平離子方程式：MnO${\;}_{4}^{-}$+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O
②滴定達到終點的標志是加入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內溶液由無色變為紅色，且半分鐘不褪色．
（3）按正確操作測得有關數據記錄如下：

滴定次數	草酸溶液體積	酸性KMnO4溶液體積
		滴定前讀數/mL	滴定后讀數/mL
第一次	25.00	0.20	20.58
第二次	25.00	4.00	24.40
第三次	25.00	2.38	a

①a的讀數如圖所示，則a=22.80；
②草酸晶體的純度為98.86%（結果保留兩位小數）．
（4）在上述實驗中，下列操作（其它操作正確）一定會造成測定結果偏低的是C．
A．稱取13.0 g草酸晶體時，將草酸晶體放在托盤天平右盤
B．錐形瓶水洗后未用草酸溶液潤洗
C．讀取KMnO₄溶液體積時，開始仰視讀數，滴定結束時俯視讀數
D．盛KMnO₄溶液的酸式滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失．

Answer 1

分析 （1）配制準確濃度的草酸溶液，所需要的實驗儀器主要有托盤天平（含砝碼）、燒杯、藥匙、250mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒等；
（2）①H₂C₂O₄反應中C由+3價升高為二氧化碳中+4價，MnO₄ ^-中Mn由+7價降為Mn²⁺中的+2價，依據氧化還原反應得失電子守恒結合原子個數守恒書寫方程式；
②草酸反應完畢，加入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內溶液由無色變為紅色，且半分鐘不褪色，說明滴定達到終點；
（3）①根據滴定管的結構和精確度；
②先分析數據的有效性，依據滴定管讀數讀出消耗溶液最后的體積，求出消耗酸性KMnO₄溶液的平均體積，然后根據關系式：5H₂C₂O₄～2MnO₄^-求出H₂C₂O₄的物質的量和質量，再計算草酸晶體的純度；
（4）根據c（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$分析不當操作對V（標準）的影響，以此判斷濃度的誤差．

解答 解：（1）配制準確濃度的草酸溶液，所需要的實驗儀器主要有托盤天平（含砝碼）、燒杯、藥匙、250mL容量瓶、膠頭滴管、玻璃棒等，所以此操作過程必須用到的2種定量儀器是托盤天平、250mL容量瓶；
故答案為：托盤天平、250mL容量瓶；
（2）①H₂C₂O₄反應中C由+3價升高為二氧化碳中+4價，MnO₄ ^-中Mn由+7價降為Mn²⁺中的+2價，要使氧化劑與還原劑得失電子相等則H₂C₂O₄系數為5，MnO₄ ^-系數為2，結合原子個數守恒，反應方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②草酸反應完畢，加入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內溶液由無色變為紅色，且半分鐘不褪色，說明滴定達到終點；
故答案為：加入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內溶液由無色變為紅色，且半分鐘不褪色；
（3）①滴定時的滴定管中的液面，其讀數為22.80mL；
故答案為：22.80；
②三次消耗酸性KMnO₄溶液體積分別為：20.38mL、20.40mL、20.42mL，三次滴定數據都是有效的，三次消耗鹽酸的平均體積為20.40mL，
根據關系式5H₂C₂O₄～2MnO₄^-可知，n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.2000 mol/L×0.0204mL=0.0102mol，
所以25.00mL待測溶液含有：m（H₂C₂O₄•2H₂O）═n•M═0.0102mol×126g/mol=1.2852g，
所以250.00 mL待測溶液含有m（H₂C₂O₄•2H₂O）═1.2852g×$\frac{250}{25}$=12.852g，
草酸晶體的純度ω（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{12.852g}{13.0g}$×100%=98.86%；
故答案為：98.86%．
（4）A．稱取13.0 g草酸晶體時，將草酸晶體放在托盤天平右盤，因稱量時不需要用游碼，則無影響，若需要用游碼，則藥品質量會偏低，故A錯誤；
B．錐形瓶水洗后未用草酸溶液潤洗，草酸的物質的量不變，對實驗無影響，故B錯誤；
C．讀取KMnO₄溶液體積時，開始仰視讀數，滴定結束時俯視讀數，造成V（標準）偏小，根據c（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$分析，測定結果偏低，故C正確；
D．盛KMnO₄溶液的酸式滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失，造成V（標準）偏大，根據c（待測）=$\frac{c（標準）V（標準）}{V（待測）}$分析，使測定結果偏高，故D錯誤；
故選C，
故答案為：C．

點評 本題考查氧化還原滴定原理與應用，難度中等，理解實驗原理是解題的關鍵，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．