Question

【題目】茶葉中含有多種有益于人體健康的有機成分及鈣、鐵等微量金屬元素，某化學研究性學習小組設計方案用以檢驗某品牌茶葉中鐵元素的存在并測定鈣元素的質量分數(已知CaC2O4為白色沉淀物質)。首先取200g茶葉樣品進行如圖操作：

已知：①文獻資料顯示：某些金屬離子的氫氧化物完全沉淀時的pH為：Ca(OH)2：13，Fe(OH)3：4.1

②(NH4)2C2O4溶液顯酸性。

（1）實驗前要先將茶葉樣品高溫灼燒為灰粉，需要用到的實驗儀器有酒精燈、三腳架、玻璃棒、泥三角________，其主要目的是___________________。

A．蒸發皿 B．坩堝C．石棉網

（2）從濾液A→沉淀D的過程中需要加入的物質X可以選擇________。

A．CaO B．Ca(OH)2C．NH3·H2O

（3）用酸性KMnO4標準溶液滴定濾液C時發生的反應為：5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。將濾液C稀釋至250mL，取25.00mL溶液，用硫酸酸化后，用0.10mol·L－1的KMnO4標準溶液滴定，終點時消耗KMnO4溶液體積如表所示：

編號	KMnO4溶液體積/mL
1	19.98
2	22.00
3	20.02

①此步操作過程中需要用到圖示中哪些儀器________

②滴定達到終點時的現象是__________________________。

③為保證實驗精確度，沉淀D及E需要分別洗滌，并將洗滌液轉移回母液中，若不洗滌沉淀D，會使測定的鈣元素的含量________(偏低、偏高、無影響，下同)，若不洗滌沉淀E，會使測定的鈣元素的含量________。

④原茶葉中鈣元素的質量分數為________。(用含a的代數式表示，已知(NH4)2C2O4的摩爾質量為124g·mol－1)。

（4）可以通過檢驗濾液A來驗證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，所加試劑及實驗現象是_______________、________________。

Answer 1

【答案】B 使樣品中的有機物完全分解，便于后續檢測 C BCD 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由無色變為淺紅色，且半分鐘不恢復原色 偏低 偏高 －0.01 KSCN溶液 溶液呈紅色

【解析】

茶葉中含鈣、鐵等微量金屬元素，灼燒后加稀硫酸，灼燒過程中茶葉中的有機物分解，鐵元素被氧化成Fe3+，則濾液A中主要金屬陽離子為Ca2+、Fe3+等，接著調節pH將Fe3+沉淀，從而除去，故得到的沉淀D是氫氧化鐵，則濾液B中主要含Ca2+，加草酸銨發生反應Ca2++C2O42-=CaC2O4↓，故得到的沉淀E是草酸鈣，濾液C中含有有未反應的(NH4)2C2O4和反應生成的硫酸銨；

測定鈣元素含量的原理為：利用定量的草酸銨沉淀鈣元素，測定剩余的草酸根的量，從而確定沉淀的量，繼而確定鈣元素的含量。

(1)灼燒時需要用到的儀器有酒精燈、三腳架、玻璃棒、泥三角和坩堝；高溫灼燒可以使樣品中的有機物完全分解，便于后續檢測；

(2)濾液A中加入X的目的是使pH升高從而沉淀鐵離子，因本實驗要測定Ca元素的含量，所以不能引入Ca元素，所以X可以選擇一水合氨，即C；

(3)①將濾液C稀釋至250mL時需要使用到250mL容量瓶，滴定操作中需要使用酸式滴定管和錐形瓶，即BCD正確；

②滴定結束之前溶液為無色，滴定結束時高錳酸鉀溶液過量，溶液變為紫色，所以滴定終點顏色變化為滴入最后一滴KMnO4，溶液由無色變為紫色，且半分鐘不恢復原色；

③沉淀D表面可能附著鈣元素，若不洗滌導致生成的草酸鈣沉淀偏低，從而使測定的鈣元素含量偏低；沉淀E表面可能附著有未反應的草酸銨，若不洗滌會使消耗的高錳酸鉀標準液偏少，間接計算出的生成的沉淀的量偏大，從而使測定的鈣元素含量偏高；

④表格數據中第2組數據偏差較大，所以舍去，則消耗的高錳酸鉀標準液的平均體積為20.00mL，根據方程式5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，可知25.00mL稀釋后的濾液C中含n剩(C2O42-)=×0.02L×0.10mol·L－1=0.005mol，則濾液C中n剩(C2O42-)=0.005mol×=0.05mol， n總(C2O42-)=，則與Ca2+反應的n(C2O42-)=，根據反應Ca2++C2O42-=CaC2O4↓可知n(Ca2+)=，所以Ca元素的含量為=(－0.01)；

(4)濾液A中有鐵離子，取少量的濾液A，滴入KSCN溶液，溶液變成紅色，證明溶液中存在鐵離子，即茶葉中含有鐵元素。