Question

高錳酸鉀是實(shí)驗(yàn)中常見的氧化劑．KMnO₄溶液在中性或堿性條件下分解速度較慢，酸性條件下水溶液穩(wěn)定性較差，有二氧化錳和氧氣析出，見光分解速率加快．
（1）酸性條件下，KMnO₄溶液發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（2）實(shí)驗(yàn)室常

 

儀器（填“A”、“B”）定量取用KMnO₄溶液．
（3）某同學(xué)將高錳酸鉀溶液逐滴地滴入一定體積的草酸鈉溶液中（酸性條件，保持溫度不變）．隨著滴定過程進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)褪色時(shí)間變短，該同學(xué)認(rèn)為H⁺除參與反應(yīng)外，還催化了該反應(yīng)．
①寫出滴定中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式

 

．
②請(qǐng)分析該同學(xué)結(jié)論是否正確

 

．
（4）綜合上述結(jié)論，該同學(xué)測(cè)定某KMnO₄溶液的濃度．用

 

 稱量 2.348g草酸鈉固體配成250mL溶液，每次移取25.00mL液體于錐形瓶中，以KMnO₄溶液滴定，記錄每次消耗KMnO₄溶液的體積．
①一般常選用

 

（化學(xué)式）酸化．為提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性，酸應(yīng)加入到

 

（試劑名稱）中．
②當(dāng)

 

 現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明達(dá)到滴定終點(diǎn)．記錄消耗KMnO₄溶液體積如下表：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	KMnO4 溶液體積/mL
I	20.02
II	19.98
III	22.10

（5）計(jì)算該KMnO₄溶液的濃度為（保留四位有效數(shù)字）：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：中和滴定,性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)題

分析：（1）由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會(huì)分解生成二氧化錳和氧氣，同時(shí)會(huì)生成水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）酸性高錳酸鉀具有酸性和強(qiáng)氧化性，用酸式滴定管量�。�
（3）①高錳酸鉀與草酸鈉反應(yīng)，MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒、電荷守恒配平方程式；
②由反應(yīng)方程式可知?dú)潆x子濃度減小，根據(jù)濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響分析；
（4）托盤天平精確度較低，應(yīng)該選用分析天平或電子天平；
①硫酸性質(zhì)穩(wěn)定不能被高錳酸鉀氧化；把硫酸加入高錳酸鉀會(huì)改變其濃度；
②高錳酸鉀為紫色，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紫色；
（5）根據(jù)草酸鈉的質(zhì)量求出其物質(zhì)的量和濃度，再根據(jù)反應(yīng)方程式中高錳酸鉀與草酸鈉的物質(zhì)的量關(guān)系求出高錳酸鉀的物質(zhì)的量和濃度．

解答： 解：（1）由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會(huì)分解生成二氧化錳和氧氣，同時(shí)會(huì)生成水，反應(yīng)離子方程式為：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O，
故答案為：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O；
（2）酸性高錳酸鉀具有酸性和強(qiáng)氧化性，能夠腐蝕堿式滴定管中的橡膠管，所以用酸式滴定管量取，即選用B；
故答案為：B；
（3）①高錳酸鉀與草酸鈉反應(yīng)，反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺系數(shù)為2、CO₂系數(shù)為10，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為16，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O系數(shù)為8，配平后離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
②由反應(yīng)方程式可知?dú)潆x子濃度減小，則反應(yīng)速率應(yīng)該減小，而實(shí)際上反應(yīng)速率增大，說(shuō)明氫離子不是催化劑，由反應(yīng)產(chǎn)物推出催化劑應(yīng)該是Mn²⁺；
故答案為：不正確，隨反應(yīng)進(jìn)行，氫離子濃度逐漸減小而反應(yīng)速率逐漸加大，說(shuō)明氫離子不是催化劑；
（4）托盤天平精確度較低，只能準(zhǔn)確度0.1g，稱量 2.348g草酸鈉固體配成250mL溶液，應(yīng)該選用電子天平或分析天平；
故答案為：電子天平或分析天平；
①硫酸性質(zhì)穩(wěn)定不能被高錳酸鉀氧化，所以應(yīng)該選用硫酸酸化；把硫酸加入高錳酸鉀會(huì)改變其濃度，所以應(yīng)該把硫酸加到草酸鈉溶液中；
故答案為：H₂SO₄；草酸鈉溶液；
②高錳酸鉀為紫色，到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由無(wú)色變?yōu)闇\紫色，并且要求溶液在半分鐘內(nèi)不褪色；
故答案為：溶液由無(wú)色變淺紫色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（5）稱量 2.348g草酸鈉固體配成250mL溶液，則草酸鈉的濃度為c（草酸鈉）=

2.348g 134g/mol

0.25L

=0.0701mol/L，
第三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差較大，舍去，則前兩次消耗高錳酸鉀的體積為

19.98+20.02

2

=20.00ml，
12MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
12            5
0.02L×c      0.0701mol/L×0.025L
則c=

12×0.0701mol/L×0.025L

5×0.02L

=0.21mol/L；
故答案為：0.21mol/L．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了中和滴定實(shí)驗(yàn)、離子方程式的書寫、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、化學(xué)計(jì)算等，題目難度中等，注意把握實(shí)驗(yàn)的原理，需要學(xué)生具備一定的理論分析能力和計(jì)算解決問題的能力．