Question

13．医学上常用酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液的反应来测定血钙的含量．回答下列问题：
6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O□
（1）配平以上离子方程式，并在□中填上所需的微粒．
（2）测定血钙的含量：取2mL 血液用蒸馏水稀释后，向其中加入足量（NH₄）₂C₂O₄ 溶液，反应生成
CaC₂O₄沉淀，将沉淀用稀硫酸溶解得到H₂C₂O₄ 后，再用KMnO₄ 溶液滴定．稀硫酸溶解CaC₂O4沉淀的化学方程式是CaC₂O₄（s）+H₂SO₄（aq）═CaSO₄（s）+H₂C₂O₄（aq）．
（3）溶解沉淀时不能 （“能”或“不能”）使用稀盐酸．
（4）若消耗了1.0×10^-4 mol•L^-1 的KMnO4 溶液40.00mL，则100mL 该血液中含钙 g．
（5）医学研究表明，肾结石主要是由CaC₂O₄[Ksp（CaC₂O₄）=2.3×10^-9]组成的，若血液经血小球过滤后，形成的尿液为200mL，其中含有Ca²⁺0.01g．为了使不形成CaC₂O₄ 沉淀，则C₂O₄^2-的最高浓度为1.84×10^-6 mol•L^-1．

Answer 1

分析 （1）根据元素守恒知，生成物中还含有水，该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、C元素化合价由+3价变为+4价，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
（2）草酸钙和硫酸反应生成硫酸钙和草酸；
（3）HCl具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化；
（4）根据原子守恒得5Ca²⁺---5（NH₄）₂C₂O₄---5CaC₂O₄---5H₂C₂O₄---2KMnO₄，所以得关系式5Ca²⁺---2KMnO₄，根据二者之间的关系式进行计算；
（5）根据n=$\frac{m}{M}$、c=$\frac{n}{V}$计算出钙离子浓度，然后结合草酸钙的溶度积计算出不形成草酸钙沉淀时草酸根离子的最大浓度．

解答 解：（1）根据元素守恒知，生成物中还含有水，该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、C元素化合价由+3价变为+4价，其转移电子总数为10，所以MnO₄^-、H₂C₂O₄的计量数分别是2、5，再结合原子守恒配平方程式为6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：6；2；5；10；2；8；H₂O；
（2）草酸钙和硫酸反应生成硫酸钙和草酸，反应方程式为：CaC₂O₄（s）+H₂SO₄（aq）═CaSO₄（s）+H₂C₂O₄（aq），
故答案为：CaC₂O₄（s）+H₂SO₄（aq）═CaSO₄（s）+H₂C₂O₄（aq）；
（3）HCl具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而造成误差，所以不能用盐酸代替，
故答案为：不能；
（4）根据原子守恒得5Ca²⁺---5（NH₄）₂C₂O₄---5CaC₂O₄---5H₂C₂O₄---2KMnO₄，所以得关系式5Ca²⁺---2KMnO₄，设钙离子浓度为xmol/L，
5Ca²⁺-----2KMnO₄
5mol       2mol
2.0×10^-3xmol 4.0×10^-6mol 
5mol：2mol=2.0×10^-3xmol：4.0×10^-6mol 
x=$\frac{5mol×4.0×1{0}^{-6}mol}{2.0×1{0}^{-3}mol×2mol}$=5.0×10^-3mol/L，
则100mL溶液中钙的质量为：40g/mol×0.1L×5.0×10^-3mol/L=0.02g，
故答案为：0.02；
（5）0.01g钙离子的物质的量为：$\frac{0.01g}{40g/mol}$=2.5×10^-4mol，钙离子的浓度为：$\frac{2.5×1{0}^{-4}mol}{0.2L}$=1.25×10^-3mol/L，
根据Ksp（CaC₂O₄）=c（Ca²⁺）•c（C₂O₄^2-）=2.3×10^-9可知，若要满足使钙离子不生成沉淀，则草酸根离子的最大浓度为：$\frac{2.3×1{0}^{-9}}{1.25×1{0}^{-3}}$mol/L=1.84×10^-6mol/L，
故答案为：1.84×10^-6．

点评 本题考查物质含量的测定、氧化还原反应等知识点，题目难度中等，侧重考查基本概念、基本理论，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式，注意有机物中C元素化合价的判断方法，难点是确定（4）中钙离子和高锰酸钾之间的关系．