Question

4．高锰酸钾是一种重要的化学试剂，其溶液不很稳定，在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，在中性或弱碱性溶液中分解速度很慢，见光分解速度加快．
（1）高锰酸钾溶液应配成中性溶液并保存在棕色试剂瓶中（填保存的注意事项）；酸性条件下高锰酸钾溶液分解的离子方程式4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O．
（2）请配平高锰酸钾溶液与草酸钠Na₂C₂O₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式：2MnO₄^-+
5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（3）某学习小组为了探究高锰酸钾溶液和草酸钠溶液的反应过程，将高锰酸钾溶液逐滴地滴入一定体积的酸性草酸钠溶液中（温度相同，并不断振荡时），记录的现象如表：

滴入高锰酸钾溶液的次序（每滴溶液的体积相同）	高锰酸钾溶液紫色褪去的时间
先滴入第1滴	1min
褪色后再滴入第2滴	15s
褪色后再滴入第3滴	3s
褪色后再滴入第4滴	1s

请分析高锰酸钾溶液褪色时间变化的原因反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好．
（4）该学习小组在获取了上述经验和结论以后，用稳定的物质草酸钠Na₂C₂O₄（相对分子质量134.0）来标定高锰酸钾溶液的浓度．他们准确称取1.340g纯净的草酸钠配成250mL溶液，每次准确量取25.00mL溶液酸化后用KMnO₄溶液滴定．
①高锰酸钾溶液应装在丙（填如图中的仪器编号）．
②为了防止高锰酸钾在酸性条件下分解而造成误差，滴定时应注意的是逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加．
③若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测KMnO₄浓度偏低的是A．
A．未润洗盛放KMnO₄的滴定管
B．滴定前尖嘴部分无气泡，滴定终点时出现气泡
C．定容时，俯视刻度线
D．锥形瓶用水洗之后未用待测液润洗
④当溶液呈微红色且半分钟内不褪色，消耗KMnO₄溶液20.00mL（多次测定的平均值），则KMnO₄溶液的浓度为0.02mol/L．（附原子相对质量K=39  Mn=55  O=16   Na=23  C=12）

Answer 1

分析 （1）由题目信息可知，高锰酸钾溶液在酸性、碱性条件下都会分解，且见光分解速度加快，故应避光保存配成中性溶液；
由题目信息可知，高锰酸钾在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，同时会生成水，据此书写离子方程式；
（2）根据化合价升降方法，反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒、电荷守恒确定其它物质的系数；
（3）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好；
（4）①高锰酸钾具有强氧化性，可以发生碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放；
②逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加，防止高锰酸钾在酸性条件下分解；
③依据消耗标准溶液的体积分析判断选项，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$；
④令KMnO₄溶液的浓度为c，根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算．

解答 解：（1）由题目信息可知，高锰酸钾溶液在酸性、碱性条件下都会分解，且见光分解速度加快，故应盛放在棕色瓶中避光保存配成中性溶液；
由题目信息可知，高锰酸钾在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，同时会生成水，反应离子方程式为4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O，
故答案为：配成中性溶液并保存在棕色试剂瓶中；4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O；
（2）反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒可知Mn²⁺系数为2、CO₂系数为10，根据电荷守恒可知H⁺系数为16，根据氢元素守恒可知H₂O系数为8，配平后离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，
故答案为：2；5；16；2；10；8H₂O；
（3）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好，
故答案为：反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好；
（4）①高锰酸钾具有强氧化性，可以发生碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放，故选择丙，故答案为：丙；
②防止高锰酸钾在酸性条件下分解，滴定时应逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加，
故答案为：逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加；
③用稳定的物质草酸钠Na₂C₂O₄（相对分子质量134.0）来标定高锰酸钾溶液的浓度，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$；
A．盛装KMnO₄溶液的滴定管用水洗后，未用KMnO₄溶液润洗，高锰酸钾溶液被稀释，高锰酸钾的物质的量偏小，测定的高锰酸钾的浓度偏低，故A符合；
B．滴定前尖嘴部分无气泡，滴定终点时出现气泡，导致高锰酸钾溶液的体积偏小，测定的高锰酸钾的浓度偏大，故B不符合；
C．定容时，俯视刻度线，导致高锰酸钾溶液的体积偏小，测定的高锰酸钾的浓度偏大，故C不符合；
D．锥形瓶用蒸馏水洗净后未用待测液润洗，对草酸的物质的量没有影响，故对测定的高锰酸钾的浓度无影响，故D不符合；
故答案为：A；
④n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，则：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计
2mol            5mol
c×0.02L×10    0.01mol
所以2mol：5mol=c×0.02L×10：0.01mol
解得c=0.02mol/L
故答案为：0.02mol/L．

点评 本题考查药品存放、氧化还原反应配平、氧化还原反应滴定应用、化学计算等，题目难度中等，注意把握实验的原理，需要学生具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力．