Question

12．某化学实验小组用0.2000 mol/L的酸性KMnO₄溶液测定草酸晶体的纯度（草酸晶体化学式为H₂C₂O₄•2H₂O，杂质不与KMnO₄反应）．实验步骤如下：
（1）称取13.0 g草酸晶体，配成250.00 mL水溶液．此操作过程必须用到的2种定量仪器是托盘天平和250mL容量瓶．
（2）量取草酸溶液25.00 mL放入锥形瓶中，用0.2000 mol/L的酸性KMnO₄溶液滴定．
①量取25.00 mL草酸溶液的仪器是25mL酸式滴定管（或25mL移液管）．
②酸化KMnO₄溶液的酸应为稀硫酸．（选填“盐酸”或“稀硫酸”或“稀硝酸”）
③配平离子方程式：□MnO→+□H₂C₂O₄+□H⁺→□Mn²⁺+□CO₂↑+□H₂O
④滴定达到终点的标志是加入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内溶液由无色变为红色，且半分钟不褪色．
（3）按正确操作测得有关数据记录如下：

滴定次数	草酸溶液体积	酸性KMnO4溶液体积
		滴定前读数/mL	滴定后读数/mL
第一次	25.00	0.20	20.58
第二次	25.00	4.00	24.40
第三次	25.00	2.38	a

①a的读数如图所示，则a=22.80；
②草酸晶体的纯度为98.86%（结果保留两位小数）．
（4）在上述实验中，下列操作（其它操作正确）一定会造成测定结果偏低的是C．
A．称取13.0 g草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘
B．锥形瓶水洗后未用草酸溶液润洗
C．读取KMnO₄溶液体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数
D．盛KMnO₄溶液的酸式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失．

Answer 1

分析 （1）①配制准确浓度的草酸溶液，所需要的实验仪器主要有托盘天平（含砝码）、烧杯、药匙、250mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒等；
（2）①根据量取液体的精确度选择仪器；
②高锰酸钾具有强氧化性，可氧化盐酸生成氯气，硝酸能氧化H₂C₂O₄，可应用硫酸酸化；
③H₂C₂O₄反应中C由+3价升高为二氧化碳中+4价，MnO₄ ^-中Mn由+7价降为Mn²⁺中的+2价，依据氧化还原反应得失电子守恒结合原子个数守恒书写方程式；
④草酸反应完毕，加入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内溶液由无色变为红色，且半分钟不褪色，说明滴定达到终点；
（3）①根据滴定管的结构和精确度；
②先分析数据的有效性，依据滴定管读数读出消耗溶液最后的体积，求出消耗酸性KMnO₄溶液的平均体积，然后根据关系式：5H₂C₂O₄～2MnO₄^-求出H₂C₂O₄的物质的量和质量，再计算草酸晶体的纯度；
（4）根据c（待测）=$\frac{c（标注）×V（标准）}{V（待测）}$分析不当操作对V（标准）的影响，以此判断浓度的误差．

解答 解：（1）①配制准确浓度的草酸溶液，所需要的实验仪器主要有托盘天平（含砝码）、烧杯、药匙、250mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒等，所以此操作过程必须用到的2种定量仪器是托盘天平、250mL容量瓶；
故答案为：托盘天平、250mL容量瓶；
（2）①量取25.00mL草酸溶液，精确度为0.01mL，可以使用25mL酸式滴定管（或25mL移液管）；
故答案为：25mL酸式滴定管（或25mL移液管）；
②高锰酸钾具有强氧化性，可氧化盐酸生成氯气，硝酸能氧化H₂C₂O₄，酸化KMnO₄溶液的酸应为稀硫酸；
故答案为：稀硫酸；
③H₂C₂O₄反应中C由+3价升高为二氧化碳中+4价，MnO₄ ^-中Mn由+7价降为Mn²⁺中的+2价，要使氧化剂与还原剂得失电子相等则H₂C₂O₄系数为5，MnO₄ ^-系数为2，结合原子个数守恒，反应方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案为：2 5 6 2 10 8；
④草酸反应完毕，加入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内溶液由无色变为红色，且半分钟不褪色，说明滴定达到终点；
故答案为：加入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内溶液由无色变为红色，且半分钟不褪色；
（3）①滴定时的滴定管中的液面，其读数为22.80mL；
故答案为：22.80；
②三次消耗酸性KMnO₄溶液体积分别为：20.38mL、20.40mL、20.42mL，三次滴定数据都是有效的，三次消耗盐酸的平均体积为20.40mL，
根据关系式5H₂C₂O₄～2MnO₄^-可知，n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.2000 mol/L×0.0204mL=0.0102mol，
所以25.00mL待测溶液含有：m（H₂C₂O₄•2H₂O）═n•M═0.0102mol×126g/mol=1.2852g，
所以250.00 mL待测溶液含有m（H₂C₂O₄•2H₂O）═1.2852g×$\frac{250}{25}$=12.852g，
草酸晶体的纯度ω（H₂C₂O₄•2H₂O）=$\frac{12.852g}{13.0g}$×100%=98.86%；
故答案为：98.86%．
（4）A．称取13.0 g草酸晶体时，将草酸晶体放在托盘天平右盘，因称量时不需要用游码，则无影响，若需要用游码，则药品质量会偏低，故A错误；
B．锥形瓶水洗后未用草酸溶液润洗，草酸的物质的量不变，对实验无影响，故B错误；
C．读取KMnO₄溶液体积时，开始仰视读数，滴定结束时俯视读数，造成V（标准）偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标注）×V（标准）}{V（待测）}$分析，测定结果偏低，故C正确；
D．盛KMnO₄溶液的酸式滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失，造成V（标准）偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标注）×V（标准）}{V（待测）}$分析，使测定结果偏高，故D错误；
故选C．

点评 本题考查氧化还原滴定原理与应用，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．