Question

15．硫酸鈉-過氧化氫加合物（xNa₂SO₄•yH₂O₂•zH₂O）的組成可通過下列實驗測定：
①準確稱取1.7700g 樣品，配制成100.00mL 溶液A．
②準確量取25.00mL 溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體0.5825g．
③準確量取25.00mL 溶液A，加適量稀硫酸酸化后，用0.02000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液25.00mL．H₂O₂與KMnO₄反應的離子方程式如下：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
（1）步驟③中滴定終點的現象為溶液由無色變成紫紅色且半分鐘內不變色；
（2）步驟②中使用鹽酸酸化，而步驟③中改用硫酸酸化的原因是氯離子易被高錳酸鉀氧化；
（3）上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被還原為MnO₂，其離子方程式為2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（4）通過計算確定樣品的組成（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）滴定終點時，溶液由無色變為高錳酸根離子顏色且30s內不變色；
（2）鹽酸溶液中氯離子被高錳酸鉀溶液氧化；
（3）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被還原為MnO₂，雙氧水被氧化生成氧氣，根據電荷守恒可知有氫氧根離子生成，再根據原子守恒判斷是否有水生成，配平書寫；
（4）生成的白色固體0.5825g為硫酸鋇，根據n=$\frac{m}{M}$計算硫酸鋇的物質的量，根據硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）．根據方程式計算25mL溶液中n（H₂O₂），再根據m=nM計算25mL溶液中硫酸鈉、過氧化氫的質量，繼而計算結晶水的質量，根據各物質的物質的量之比確定x：y：z，據此書寫化學式．

解答 解：（1）滴定終點時，溶液由無色變為高錳酸根離子顏色紫紅色且半分鐘內不變色，
故答案為：溶液由無色變成紫紅色且半分鐘內不變色；
（2）步驟②中使用鹽酸酸化，而步驟③中改用硫酸酸化的原因是氯離子易被高錳酸鉀氧化，
故答案為：氯離子易被高錳酸鉀氧化；
（3）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被還原為MnO₂，Mn元素共降低3價，雙氧水被氧化生成氧氣，氧元素共升高2價，化合價最小公倍數為6，故MnO₄^-的系數為2、MnO₂的系數為2，H₂O₂的系數為3、O₂系數為3，根據電荷守恒可知有OH^-生成，其系數為2，由原子守恒可知，有水生成，其系數為2，反應離子方程式為：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（4）n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）=$\frac{0.5825g}{233g/mol}$=2.50×10^-3mol，
根據2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑可知，
n（H₂O₂）=$\frac{5}{2}$×0.02000mol•L^-1×0.025L/=1.25×10^-3mol
m（Na₂SO₄）=142g•mol^-1×2.50×10^-3mol=0.355g
m（H₂O₂）=34g•mol^-1×1.25×10^-3mol=0.0425g
n（H₂O）=（1.7700g×$\frac{25ml}{100ml}$-0.355g-0.0425g）÷18g•mol^-1=2.50×10^-3mol
x：y：z=n（Na₂SO₄）：n（H₂O₂）：n（H₂O）=2：1：2
硫酸鈉-過氧化氫加合物的化學式為2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O
答：硫酸鈉-過氧化氫加合物的化學式為2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O．

點評 本題屬于物質組成分析與化學綜合計算題，涉及氧化還原反應滴定、離子方程式書寫等，題目難度中等，注意運用元素守恒進行推理計算，學習中緊緊抓住元素守恒守恒、質量守恒、電荷守恒、極端分析等化學常用分析方法．