Question

4．高錳酸鉀是一種重要的化學(xué)試劑，其溶液不很穩(wěn)定，在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，在中性或弱堿性溶液中分解速度很慢，見光分解速度加快．
（1）高錳酸鉀溶液應(yīng)配成中性溶液并保存在棕色試劑瓶中（填保存的注意事項）；酸性條件下高錳酸鉀溶液分解的離子方程式4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O．
（2）請配平高錳酸鉀溶液與草酸鈉Na₂C₂O₄溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+
5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
（3）某學(xué)習(xí)小組為了探究高錳酸鉀溶液和草酸鈉溶液的反應(yīng)過程，將高錳酸鉀溶液逐滴地滴入一定體積的酸性草酸鈉溶液中（溫度相同，并不斷振蕩時），記錄的現(xiàn)象如表：

滴入高錳酸鉀溶液的次序（每滴溶液的體積相同）	高錳酸鉀溶液紫色褪去的時間
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

請分析高錳酸鉀溶液褪色時間變化的原因反應(yīng)生成的Mn²⁺對反應(yīng)有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好．
（4）該學(xué)習(xí)小組在獲取了上述經(jīng)驗和結(jié)論以后，用穩(wěn)定的物質(zhì)草酸鈉Na₂C₂O₄（相對分子質(zhì)量134.0）來標(biāo)定高錳酸鉀溶液的濃度．他們準(zhǔn)確稱取1.340g純凈的草酸鈉配成250mL溶液，每次準(zhǔn)確量取25.00mL溶液酸化后用KMnO₄溶液滴定．
①高錳酸鉀溶液應(yīng)裝在丙（填如圖中的儀器編號）．
②為了防止高錳酸鉀在酸性條件下分解而造成誤差，滴定時應(yīng)注意的是逐滴滴入高錳酸鉀溶液，待前一滴高錳酸鉀溶液顏色褪去后再滴加．
③若在實驗過程中存在下列操作，其中會使所測KMnO₄濃度偏低的是A．
A．未潤洗盛放KMnO₄的滴定管
B．滴定前尖嘴部分無氣泡，滴定終點時出現(xiàn)氣泡
C．定容時，俯視刻度線
D．錐形瓶用水洗之后未用待測液潤洗
④當(dāng)溶液呈微紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，消耗KMnO₄溶液20.00mL（多次測定的平均值），則KMnO₄溶液的濃度為0.02mol/L．（附原子相對質(zhì)量K=39  Mn=55  O=16   Na=23  C=12）

Answer 1

分析 （1）由題目信息可知，高錳酸鉀溶液在酸性、堿性條件下都會分解，且見光分解速度加快，故應(yīng)避光保存配成中性溶液；
由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，同時會生成水，據(jù)此書寫離子方程式；
（2）根據(jù)化合價升降方法，反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數(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、電荷守恒確定其它物質(zhì)的系數(shù)；
（3）反應(yīng)中Mn²⁺濃度發(fā)生顯著變化，應(yīng)是反應(yīng)生成的Mn²⁺對反應(yīng)有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好；
（4）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以發(fā)生堿式滴定管的橡皮管，故應(yīng)用酸式滴定管盛放；
②逐滴滴入高錳酸鉀溶液，待前一滴高錳酸鉀溶液顏色褪去后再滴加，防止高錳酸鉀在酸性條件下分解；
③依據(jù)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積分析判斷選項，c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$；
④令KMnO₄溶液的濃度為c，根據(jù)方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算．

解答 解：（1）由題目信息可知，高錳酸鉀溶液在酸性、堿性條件下都會分解，且見光分解速度加快，故應(yīng)盛放在棕色瓶中避光保存配成中性溶液；
由題目信息可知，高錳酸鉀在酸性條件下會分解生成二氧化錳和氧氣，同時會生成水，反應(yīng)離子方程式為4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O，
故答案為：配成中性溶液并保存在棕色試劑瓶中；4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O；
（2）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數(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：2；5；16；2；10；8H₂O；
（3）反應(yīng)中Mn²⁺濃度發(fā)生顯著變化，應(yīng)是反應(yīng)生成的Mn²⁺對反應(yīng)有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好，
故答案為：反應(yīng)生成的Mn²⁺對反應(yīng)有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好；
（4）①高錳酸鉀具有強氧化性，可以發(fā)生堿式滴定管的橡皮管，故應(yīng)用酸式滴定管盛放，故選擇丙，故答案為：丙；
②防止高錳酸鉀在酸性條件下分解，滴定時應(yīng)逐滴滴入高錳酸鉀溶液，待前一滴高錳酸鉀溶液顏色褪去后再滴加，
故答案為：逐滴滴入高錳酸鉀溶液，待前一滴高錳酸鉀溶液顏色褪去后再滴加；
③用穩(wěn)定的物質(zhì)草酸鈉Na₂C₂O₄（相對分子質(zhì)量134.0）來標(biāo)定高錳酸鉀溶液的濃度，c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$；
A．盛裝KMnO₄溶液的滴定管用水洗后，未用KMnO₄溶液潤洗，高錳酸鉀溶液被稀釋，高錳酸鉀的物質(zhì)的量偏小，測定的高錳酸鉀的濃度偏低，故A符合；
B．滴定前尖嘴部分無氣泡，滴定終點時出現(xiàn)氣泡，導(dǎo)致高錳酸鉀溶液的體積偏小，測定的高錳酸鉀的濃度偏大，故B不符合；
C．定容時，俯視刻度線，導(dǎo)致高錳酸鉀溶液的體積偏小，測定的高錳酸鉀的濃度偏大，故C不符合；
D．錐形瓶用蒸餾水洗凈后未用待測液潤洗，對草酸的物質(zhì)的量沒有影響，故對測定的高錳酸鉀的濃度無影響，故D不符合；
故答案為：A；
④n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，則：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計
2mol            5mol
c×0.02L×10    0.01mol
所以2mol：5mol=c×0.02L×10：0.01mol
解得c=0.02mol/L
故答案為：0.02mol/L．

點評 本題考查藥品存放、氧化還原反應(yīng)配平、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、化學(xué)計算等，題目難度中等，注意把握實驗的原理，需要學(xué)生具備一定的理論分析能力和計算解決問題的能力．