Question

2．定量分析是化学实验中重要的组成部分．
Ⅰ．中和热的测定：
（1）在实验室中，用50mL 0.40mol/L的盐酸与50mL 0.50mol/L的NaOH溶液反应测定和热．假设此时溶液密度均为1g/cm³，生成溶液的比容热c=4.18J/（g•℃），实验起始温度为T₁℃，终止温度为T₂℃，请写出中和热的计算式
（写出最后结果）△H=-20.9（T₂-T₁）KJ/mol．
（2）1L1mol/LH₂SO₄溶液与2L1mol/LNaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量．请写出表示该反应中和热的热化学方程式$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol．
Ⅱ．氧化还原滴定实验与中和滴定类似．为测定某H₂C₂O₄溶液的浓度，取该溶液于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄后，用浓度为c mol/L KMnO₄标准溶液滴定．
（1）滴定原理为：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O（用离子方程式表示）．
（2）滴定时，KMnO₄溶液应装在酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管中，达到滴定终点时的颜色变化为溶液由无色变为紫色．
（3）如图表示50mL滴定管中液面的位置，此时滴定管中液面的读数为21.40mL．
（4）为了减小实验误差，该同学一共进行了三次实验，假设每次所取H₂C₂O₄溶液体积均为VmL，三次实验结果记录如表：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液体积/mL	26.32	24.02	23.98

从上表可以看出，第一次实验中记录消耗KMnO₄溶液的体积明显多于后两次，其原因可能是CD
A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时KMnO₄溶液的体积
B．滴加KMnO₄溶液过快，未充分振荡，刚看到溶液变色，立刻停止滴定
C．第一次滴定盛装标准液的滴定管装液前用蒸馏水清洗过，未用标准液润洗，后两次均用标准液润洗
D．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗
（5）写出计算H₂C₂O₄的物质的量浓度的最简表达式：C=$\frac{60C}{V}$mol/L．

Answer 1

分析 I．（1）根据Q=△H=m•c•△T计算反应热，结合中和热定义：在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1mol水放出的热量解答；
（ 2 ）根据热化学方程式中系数和焓变的关系来书写热化学方程式，注意中和热为生成1mol水放出热量；
Ⅱ．（1）H₂C₂O₄与酸性KMnO₄溶液发生氧化还原反应，H₂C₂O₄被氧化成CO₂，KMnO₄被还原成Mn²⁺，根据电子得失守恒、质量守恒和电荷守恒来配平；
（2）KMnO₄具有强氧化性，会腐蚀橡胶管；滴定终点时溶液颜色无色变化为紫色且在30s内颜色不再恢复为原来颜色，证明反应达到终点；
（3）A与C刻度间相差1ml，说明每两个小格之间是0.1mL，A处的刻度21，据此确定B的刻度，注意滴定管的上面数值小，下面数值大；
（4）根据所用过程判断不当操作对相关物理量的影响判断；
（5）根据化学方程式2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O计算H₂C₂O₄的浓度．

解答 解：I．（1）在实验室中，用50mL 0.40mol/L的盐酸与50mL 0.50mol/L的NaOH溶液反应，二者反应生成水物质的量为0.02mol，放出的热量Q=△H=m•c•△T，则反应热为：△H=-4.18J/（g•℃）×100mL×1g/cm³（T₂-T₁），在稀溶液中酸与碱发生中和反应生成1mol水放出的热量为中和热，则中和热的计算公式为：△H=-4.18J/（g•℃）×100mL×1g/cm³（T₂-T₁）÷0.02mol，即△H=-20.9（T₂-T₁）；
故答案为：-20.9（T₂-T₁）；
（2）根据稀1L 1mol/L H₂SO₄溶液与2L 1mol/L NaOH溶液完全反应，放出114.6kJ的热量的热化学方程式为：H₂SO₄（aq）+2NaOH（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l），△H=-114.6kJ/mol，
表示该反应中和热的热化学方程式为：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l），△H=-57.3kJ/mol，
故答案为：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l），△H=-57.3kJ/mol；
Ⅱ（1）H₂C₂O₄与酸性KMnO₄溶液发生氧化还原反应，H₂C₂O₄被氧化成CO₂，KMnO₄被还原成Mn²⁺，反应的离子方程式为：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案为：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）因为KMnO₄具有强氧化性，会腐蚀橡胶管，故应用酸式滴定管盛装；KMnO₄溶液呈紫色，草酸反应完毕，当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色，即达滴定终点；
故答案为：酸式；当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色；
（3）A与C刻度间相差1ml，说明每两个小格之间是0.10mL，A处的刻度为21，A和B之间是四个小格，所以相差0.40mL，则B是21.40mL；
故答案为：21.40；
（4）A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时KMnO₄溶液的体积，液面偏高，读数偏小，导致KMnO₄体积偏小，故A错误；
B．滴加KMnO₄溶液过快，未充分振荡，刚看到溶液变色，导致KMnO₄体积偏小，故B错误；
C．第一次滴定盛装标准液的滴定管装液前用蒸馏水清洗过，未用标准液润洗，后两次均用标准液润洗，KMnO₄浓度偏小，导致KMnO₄体积偏大，故C正确；
D．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗，润洗锥形瓶导致草酸的物质的量偏大，导致KMnO₄体积偏大，故D正确；
故选：BD；
（5）从上表可以看出，第一次实验中记录消耗KMnO₄溶液的体积明显多于后两次，应舍弃，则消耗标准液的体积为：$\frac{24.02+23.98}{2}$=24mL；
依据滴定原理：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 可知：
6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 
           2                5
         c×24mL       C×VmL
2：c×24mL=5：C×VmL  解得C=$\frac{60c}{V}$mol/L；
故答案为：$\frac{60c}{V}$mol/L．

点评 本题考查了热化学方程式的书写，中和热的测定，以物质含量为背景考查氧化还原滴定与计算，难度中等，注意实验原理的掌握，滴定管结构与使用等，注意中和热的概念．