Question

硫酸钠-过氧化氢加合物（xNa₂SO₄?yH₂O₂?zH₂O）的组成可通过下列实验测定：
①准确称取1.7700g 样品，配制成100.00mL 溶液A．
②准确量取25.00mL 溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂ 溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.5825g．
③准确量取25.00mL 溶液A，加适量稀硫酸酸化后，用0.02000mol?L^-1KMnO₄ 溶液滴定至终点，消耗KMnO₄ 溶液25.00mL．H₂O₂ 与KMnO₄ 反应的离子方程式如下：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
（1）已知室温下BaSO₄ 的K_sp=1.1伊10-10，欲使溶液中c（SO₄^2- ）≤1.0×10^-6 mol?L^-1，应保持溶液中c（Ba²⁺）≥______mol?L^-1．
（2）上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，其离子方程式为______．
（3）通过计算确定样品的组成（写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）沉淀溶解平衡常数Ksp=c（SO₄^2-）?c（Ba²⁺ ），当c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5 mol?L^-1，所以溶液中c（Ba²⁺ ）≥=1.1×10^-4mol/L，
故答案为：1.1×10^-4；
（2）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，Mn元素共降低3价，双氧水被氧化生成氧气，氧元素共升高2价，化合价最小公倍数为6，故MnO₄^-的系数为2、MnO₂的系数为2，H₂O₂的系数为3、O₂系数为3，根据电荷守恒可知有OH^-生成，其系数为2，由原子守恒可知，有水生成，其系数为2，反应离子方程式为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（3）n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）==2.50×10^-3mol，
根据2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑可知，
n（H₂O₂）=×0.02000mol?L^-1×0.025L/=1.25×10^-3mol
m（Na₂SO₄）=142g?mol^-1×2.50×10^-3mol=0.355g
m（H₂O₂）=34g?mol^-1×1.25×10^-3mol=0.0425g
n（H₂O）=（1.7700g×-0.355g-0.0425g）÷18g?mol^-1=2.50×10^-3mol
x：y：z=n（Na₂SO₄）：n（H₂O₂）：n（H₂O）=2：1：2
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄?H₂O₂?2H₂O
答：硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄?H₂O₂?2H₂O．
分析：（1）根据沉淀溶解平衡常数Ksp=c（SO₄^2-）?c（Ba²⁺ ）来计算；
（2）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，双氧水被氧化生成氧气，根据电荷守恒可知有氢氧根离子生成，再根据原子守恒判断是否有水生成，配平书写；
（3）生成的白色固体0.5825g为硫酸钡，根据n=计算硫酸钡的物质的量，根据硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）．根据方程式计算25mL溶液中n（H₂O₂），再根据m=nM计算25mL溶液中硫酸钠、过氧化氢的质量，继而计算结晶水的质量，根据各物质的物质的量之比确定x：y：z，据此书写化学式．
点评：本题属于物质组成分析与化学综合计算题，涉及氧化还原反应滴定、溶度积的计算、离子方程式书写等，难度中等，注意运用元素守恒进行推理计算，学习中紧紧抓住元素守恒守恒、质量守恒、电荷守恒、极端分析等化学常用分析方法．