Question

18．已知KMnO₄、MnO₂在酸性條件下均能將草酸 （H₂C₂O₄）氧化：
（ i）MnO₄^-+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）
（ ii）MnO₂+H₂C₂O₄+2H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O
某研究小組為測定某軟錳礦中MnO₂的質量分數，準確稱取1.20g軟錳礦樣品，加入1.80g草酸，再加入足量的稀硫酸并加熱（雜質不參加反應），充分反應之后冷卻、濾去雜質，將所得溶液轉移到容量瓶中并定容；從中取出25.00mL待測液置于錐形瓶中，再用0.020mol•L^-1KMnO₄標準溶液進行滴定，當滴入20.00mLKMnO₄溶液時恰好完全反應．試回答下列問題：
①方程式（ i）配平后H₂C₂O₄的計量系數為5．
②0.020mol•L^-1KMnO₄標準溶液應置于甲（填“甲”或“乙”）滴定管中；   滴定終點的顏色變化是當看到滴入一滴KMnO₄溶液，錐形瓶中溶液立即變成紫色，且半分鐘不褪色，即達到滴定終點．
③你能否幫助該研究小組求得軟錳礦中MnO₂的質量分數；若“能”，請給出計算結果；若“否”，試說明原因．“能”的計算結果或“否”的原因說明否；因為不知道容量瓶的規格．
④若在實驗過程中存在下列操作，其中會使所測MnO₂的質量分數偏小的是AD．
A．滴定前尖嘴部分有一氣泡，滴定終點時消失
B．溶液轉移至容量瓶中，未將燒杯、玻棒洗滌
C．滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數
D．定容時，俯視刻度線
E．錐形瓶水洗之后未用待測液潤洗．

Answer 1

分析 ①反應中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，H₂C₂O₄→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數為10，故MnO₄^-系數為2，H₂C₂O₄系數為5，再根據元素守恒、電荷守恒確定其它物質的系數；
②KMnO₄溶液呈紫色，草酸反應完畢，滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，滴定到終點，因高錳酸鉀具有強氧化性，應裝在酸式滴定管中；
③題中沒有告訴使用的容量瓶的規格，無法知道配制的溶液的體積；
④A．滴定前有氣泡，導致消耗的標準液體積增大；
B．沒有洗滌燒杯、玻璃棒，導致配制的樣品溶液的溶質物質的量減小；
C．滴定前仰視讀數，讀數會偏大，滴定后俯視讀數，讀數會偏小，最終計算結果偏小；
D．定容時俯視刻度線，會導致配制的樣品溶液的體積偏小，溶液的濃度偏大；
E．錐形瓶不需要潤洗，操作正確．

解答 解：①反應中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，H₂C₂O₄→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數為10，故MnO₄^-系數為2，H₂C₂O₄系數為5，再根據元素守恒可知Mn²⁺系數為2、CO₂系數為10，根據電荷守恒可知H⁺系數為16，根據氫元素守恒可知H₂O系數為8，配平后離子方程式為2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
故答案為：5；
②高錳酸鉀具有強氧化性，應裝在酸式滴定管中，甲是酸式滴定管，乙是堿式滴定管；
草酸與酸性高錳酸鉀發生氧化還原反應，當滴定到終點時，二者恰好完全反應，再滴入一滴KMnO₄溶液變成紫色（或紅色）且半分鐘不褪色，可說明達到滴定終點，
故答案為：甲；當看到滴入一滴KMnO₄溶液，錐形瓶中溶液立即變成紫色，且半分鐘不褪色，即達到滴定終點；
③由于操作過程中沒有告訴容量瓶的規格是多少，無法知道配制的溶液的體積，
故答案為：否；因為不知道容量瓶的規格；
④根據反應原理，消耗的高錳酸鉀標準液體積偏大，高錳酸鉀消耗的草酸根離子偏大，二氧化錳消耗的草酸根離子會偏小，測定的二氧化錳的含量偏小，
A．滴定前尖嘴部分有一氣泡，滴定終點時消失，滴定前有氣泡，滴定時消耗的高錳酸鉀標準液體積偏大，測定的二氧化錳含量偏低，故A正確；
B．溶液轉移至容量瓶中，未將燒杯、玻棒洗滌，沒有洗滌燒杯、玻璃棒，會導致配制的樣品溶液的溶質物質的量減小，滴定是消耗的高錳酸鉀溶液偏小，測定的二氧化錳的含量結果偏高，故B錯誤；
C．滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數：滴定前仰視讀數，讀數會偏大，滴定后俯視讀數，讀數會偏小，最終計算結果偏小，消耗的高錳酸鉀溶液偏小，測定的二氧化錳含量偏高，故C錯誤；
D．定容時，俯視刻度線，會導致配制的樣品溶液的體積偏小，溶液的濃度偏大，用高錳酸鉀溶液滴定時，消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏大，測定的二氧化錳含量偏低，故D正確；
E．錐形瓶水洗之后未用待測液潤洗，錐形瓶不需要潤洗，此操作正確，對滴定結果沒有影響，故E錯誤；
故答案為：AD．

點評 本題考查氧化還原反應配平、氧化還原反應滴定運用、誤差分析等，題目難度中等，明確氧化還原反應原理、以及滴定原理和誤差分析方法是解題的關鍵，側重于考查學生的分析能力和對基礎知識的綜合應用能力．