Question

18．已知H₂C₂O₄為二元中強酸．某化學興趣小組為測定含Na₂SO₄、NaHC₂O₄和H₂C₂O₄•2H₂O的試樣中各物質的質量分數，進行了如下實驗：
①稱取10.0g試樣，加水溶解，配成250mL試樣溶液
②用酸式滴定管分別量取25.00mL試樣溶液兩份于錐形瓶中
③第一份溶液中加2～3滴指示劑，用0.2500mol•L^-1NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL
④第二份溶液用0.1000mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00mL
回答下列問題：
（1）寫出NaHC₂O₄溶液與NaOH溶液反應的離子方程式HC₂O₄^-+OH^-=C₂O₄^2-+H₂O．
（2）步驟①配制試樣溶液時所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、250mL容量瓶．
（3）步驟③若滴定終點時溶液的pH=8.3，則選擇的指示劑為酚酞．若用某部分刻度模糊不清的50mL滴定管進行實驗，當滴定管中的液面處于如圖所示的刻度處，則管內液體的體積d（填代號）．
a．等于23.60mL    b．等于27.60mL    c．小于23.60mL    d．大于27.60mL
（4）滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶內溶液顏色的變化．
（5）完成并配平下列離子方程式：
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（6）步驟③中，高錳酸鉀溶液應裝在酸式 滴定管里；該步判斷滴定終點的方法是溶液由無色變為淺紅色且在半分鐘內不褪色．
（7）試樣中Na₂SO₄的質量分數為53.8%（保留3位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）NaHC₂O₄溶液與NaOH溶液反應生成Na₂C₂O₄和水；
（2）配制試樣溶液時所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、250mL容量瓶；
（3）步驟③若滴定終點時溶液的pH=8.3，則應選擇堿性指示劑，滴定管0刻度在上面，每一個小刻度為0.1mL，據此答題；
（4）根據滴定操作要求，眼睛應觀察錐形瓶內溶液顏色的變化；
（5）反應中碳從+3價升為+4價，錳從+7價降為+2價，根據化合升降法及元素守恒和電荷守恒配平離子方程式；
（6）步驟③中，高錳酸鉀溶液有強氧化性，能氧化乳膠管，滴定終點時溶液由無色變成淺紅色；
（7）設樣品中NaHC₂O₄為xmol，H₂C₂O₄•2H₂O為ymol，根據第一份溶液中加2～3滴指示劑，用0.2500mol•L-1 NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL可得x+2y=0.2500×0.02mol=0.005mol，根據第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00mL，結合電子得失守恒，可得x+y=$\frac{5}{2}$×0.1000×0.016mol=0.004mol，據此計算出NaHC₂O₄和H₂C₂O₄•2H₂O的質量，再確定試樣中Na₂SO₄的質量分數．

解答 解：（1）NaHC₂O₄溶液與NaOH溶液反應生成Na₂C₂O₄和水，反應的離子方程式為HC₂O₄^-+OH^-=H₂O+C₂O₄^2-，
故答案為：HC₂O₄^-+OH^-=H₂O+C₂O₄^2-；
（2）配制試樣溶液時所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、250mL容量瓶，
故答案為：膠頭滴管、250mL容量瓶；
（3）步驟③若滴定終點時溶液的pH=8.3，則應選擇堿性指示劑為酚酞，滴定管0刻度在上面，每一個小刻度為0.1mL，所以根據圖上的刻度管內液體的體積應為大于27.60mL，故選d，
故答案為：酚酞；d；
（4）根據滴定操作要求，眼睛應觀察錐形瓶內溶液顏色的變化，
故答案為：錐形瓶內溶液顏色的變化；
（5）反應中碳從+3價升為+4價，錳從+7價降為+2價，根據化合升降法及元素守恒和電荷守恒可知離子方程式為5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5、2、6、10、2、8H₂O；
（6）步驟③中，高錳酸鉀溶液有強氧化性，能氧化乳膠管，所以高錳酸鉀溶液應裝在酸式滴定管里，判斷滴定終點的方法是溶液由無色變為淺紅色且在半分鐘內不褪色，
故答案為：酸式；溶液由無色變為淺紅色且在半分鐘內不褪色；
（7）設樣品中NaHC₂O₄為xmol，H₂C₂O₄•2H₂O為ymol，根據第一份溶液中加2～3滴指示劑，用0.2500mol•L-1 NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL可得x+2y=0.2500×0.02mol=0.005mol，根據第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00mL，結合電子得失守恒，可得x+y=$\frac{5}{2}$×0.1000×0.016mol=0.004mol，所以$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=0.005\\;}\\{x+y=0.004}\end{array}\right.$，解得x=0.003，y=0.001，所以10.0g試樣中含有NaHC₂O₄的質量為$\frac{250}{25}$×112×0.003g=3.36g，H₂C₂O₄•2H₂O的質量為$\frac{250}{25}$×126×0.001g=1.26g，則試樣中Na₂SO₄的質量分數為$\frac{10-1.26-3.36}{10}$×100%=53.8%，
故答案為：53.8%．

點評 本題考查氧化還原滴定原理與應用、探究影響速率的因素，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．