Question

18．已知KMnO₄、MnO₂在酸性条件下均能将草酸 （H₂C₂O₄）氧化：
（ i）MnO₄^-+H₂C₂O₄+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）
（ ii）MnO₂+H₂C₂O₄+2H⁺=Mn²⁺+2CO₂↑+2H₂O
某研究小组为测定某软锰矿中MnO₂的质量分数，准确称取1.20g软锰矿样品，加入1.80g草酸，再加入足量的稀硫酸并加热（杂质不参加反应），充分反应之后冷却、滤去杂质，将所得溶液转移到容量瓶中并定容；从中取出25.00mL待测液置于锥形瓶中，再用0.020mol•L^-1KMnO₄标准溶液进行滴定，当滴入20.00mLKMnO₄溶液时恰好完全反应．试回答下列问题：
①方程式（ i）配平后H₂C₂O₄的计量系数为5．
②0.020mol•L^-1KMnO₄标准溶液应置于甲（填“甲”或“乙”）滴定管中；   滴定终点的颜色变化是当看到滴入一滴KMnO₄溶液，锥形瓶中溶液立即变成紫色，且半分钟不褪色，即达到滴定终点．
③你能否帮助该研究小组求得软锰矿中MnO₂的质量分数；若“能”，请给出计算结果；若“否”，试说明原因．“能”的计算结果或“否”的原因说明否；因为不知道容量瓶的规格．
④若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测MnO₂的质量分数偏小的是AD．
A．滴定前尖嘴部分有一气泡，滴定终点时消失
B．溶液转移至容量瓶中，未将烧杯、玻棒洗涤
C．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数
D．定容时，俯视刻度线
E．锥形瓶水洗之后未用待测液润洗．

Answer 1

分析 ①反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，H₂C₂O₄→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，H₂C₂O₄系数为5，再根据元素守恒、电荷守恒确定其它物质的系数；
②KMnO₄溶液呈紫色，草酸反应完毕，滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，滴定到终点，因高锰酸钾具有强氧化性，应装在酸式滴定管中；
③题中没有告诉使用的容量瓶的规格，无法知道配制的溶液的体积；
④A．滴定前有气泡，导致消耗的标准液体积增大；
B．没有洗涤烧杯、玻璃棒，导致配制的样品溶液的溶质物质的量减小；
C．滴定前仰视读数，读数会偏大，滴定后俯视读数，读数会偏小，最终计算结果偏小；
D．定容时俯视刻度线，会导致配制的样品溶液的体积偏小，溶液的浓度偏大；
E．锥形瓶不需要润洗，操作正确．

解答 解：①反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，H₂C₂O₄→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，H₂C₂O₄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^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
故答案为：5；
②高锰酸钾具有强氧化性，应装在酸式滴定管中，甲是酸式滴定管，乙是碱式滴定管；
草酸与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应，当滴定到终点时，二者恰好完全反应，再滴入一滴KMnO₄溶液变成紫色（或红色）且半分钟不褪色，可说明达到滴定终点，
故答案为：甲；当看到滴入一滴KMnO₄溶液，锥形瓶中溶液立即变成紫色，且半分钟不褪色，即达到滴定终点；
③由于操作过程中没有告诉容量瓶的规格是多少，无法知道配制的溶液的体积，
故答案为：否；因为不知道容量瓶的规格；
④根据反应原理，消耗的高锰酸钾标准液体积偏大，高锰酸钾消耗的草酸根离子偏大，二氧化锰消耗的草酸根离子会偏小，测定的二氧化锰的含量偏小，
A．滴定前尖嘴部分有一气泡，滴定终点时消失，滴定前有气泡，滴定时消耗的高锰酸钾标准液体积偏大，测定的二氧化锰含量偏低，故A正确；
B．溶液转移至容量瓶中，未将烧杯、玻棒洗涤，没有洗涤烧杯、玻璃棒，会导致配制的样品溶液的溶质物质的量减小，滴定是消耗的高锰酸钾溶液偏小，测定的二氧化锰的含量结果偏高，故B错误；
C．滴定前仰视读数，滴定后俯视读数：滴定前仰视读数，读数会偏大，滴定后俯视读数，读数会偏小，最终计算结果偏小，消耗的高锰酸钾溶液偏小，测定的二氧化锰含量偏高，故C错误；
D．定容时，俯视刻度线，会导致配制的样品溶液的体积偏小，溶液的浓度偏大，用高锰酸钾溶液滴定时，消耗的高锰酸钾溶液的体积偏大，测定的二氧化锰含量偏低，故D正确；
E．锥形瓶水洗之后未用待测液润洗，锥形瓶不需要润洗，此操作正确，对滴定结果没有影响，故E错误；
故答案为：AD．

点评 本题考查氧化还原反应配平、氧化还原反应滴定运用、误差分析等，题目难度中等，明确氧化还原反应原理、以及滴定原理和误差分析方法是解题的关键，侧重于考查学生的分析能力和对基础知识的综合应用能力．