Question

某同学从报刊上了解到菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐，决定用实验验证这一事实并检测草酸盐含量。进一步查阅资料得知，草酸（H₂C₂O₄）是酸性强于醋酸的二元有机酸，还是一种还原性较强的物质，如2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，草酸钙（CaC₂O₄）不溶于水和醋酸，能溶于强酸：CaC₂O₄+2H⁺= H₂C₂O₄+Ca²⁺。
（1）设计实验方案验证菠菜中含有草酸盐和碳酸盐，补充完成实验步骤、预期现象和结论。
限选试剂：1 mol·L^－1 H₂SO₄、1 mol·L^－1 HCl、0.1 mol·L^－1 NaOH、1 mol·L^－1 CaCl₂、0.01 mol·L^－1 KMnO₄、澄清石灰水。

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：将菠菜研磨后，浸泡、过滤得到澄清待测溶液。
步骤2：调节溶液至弱碱性，滴加足量CaCl2溶液。	出现白色沉淀，说明菠菜中可能含有草酸盐和碳酸盐。
步骤3：取步骤2的沉淀于试管中，
步骤4：

 
（2）要准确测定菠菜中草酸盐含量，请回答有关问题：
① 操作：取m g菠菜样品，将其中草酸盐转化为CaC₂O₄沉淀分离出来，用盐酸溶解后，将溶液转入_________中加水配制成100mL溶液。每次用_____________移取25.00mL该溶液，用0.0100mol·L^－1 KMnO₄标准溶液滴定，平均消耗标准溶液V mL。
② 计算：菠菜中草酸盐（以C₂O₄^2－计）的质量分数为___________________。（只列式不计算。C₂O₄^2－的化学式量为88）
③ 讨论：用标准KMnO₄溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液，结果可能偏高，原因是                                               。

Answer 1

（16分）（1）（共8分）

实验步骤	预期现象和结论
步骤3：加入足量1 mol·L－1 HCl，将产生的气体通入足量澄清石灰水中。（2分）	沉淀溶解，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐。（2分）
步骤4： 向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol·L－1 KMnO4。（2分）	溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐。（2分）

 
（2）① 100mL容量瓶  酸式滴定管（2分，每种仪器1分） 
②（其它合理表示方法也给分）（4分，算式中不带单位也给分，有效数字不准确扣1分）
③ 菠菜中还含有其他还原性物质，能与KMnO₄反应（2分）

解析试题分析：（1）依题意，步骤2所得沉淀可能是碳酸钙，也可能是草酸钙，还可能是碳酸钙和草酸钙组成的混合物；由于草酸的酸性比醋酸强，醋酸的酸性比碳酸强，草酸钙不溶于水和醋酸，能溶于强酸，而碳酸钙不溶于水，能溶于醋酸，也能溶于强酸，因此向步骤2所得沉淀中加入足量1 mol·L^－1 HCl，若沉淀完全溶解，且产生的气体通入足量澄清石灰水时，澄清石灰水变浑浊，说明沉淀中存在碳酸钙，证明菠菜中含有碳酸盐；由于草酸具有还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，即2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，因此向步骤3所得上层清液中先滴入足量1 mol·L^－1 H₂SO₄，再滴入几滴或少量0.01 mol·L^－1 KMnO₄，溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐；（2）①配置100mL一定物质的量浓度的溶液，称量、搅拌溶解后，应将溶液转移入100mL容量瓶中，洗涤之后定容；由于草酸溶液显酸性，所以选用酸式滴定管量取25.00mL草酸溶液；②由于n=c?V，则每次滴定时消耗标准溶液中KMnO₄的物质的量为0.0100×V×10^－3mol；由于2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O中草酸与高锰酸钾的系数之比等于物质的量之比，则每次滴定时待测溶液中H₂C₂O₄的物质的量为0.0100×V×10^－3×5/2mol；由于菠菜样品所配溶液的体积与滴定时待测溶液的体积之比为100/25.00，则菠菜样品所配溶液中H₂C₂O₄的物质的量为0.0100×V×10^－3×5/2×100/25.00mol；由于C₂O₄^2－～H₂C₂O₄中草酸根离子与草酸的系数之比等于物质的量之比，则菠菜中C₂O₄^2－的物质的量为0.0100×V×10^－3×5/2×100/25.00×1/1mol；由于草酸根离子的式量为88，m=n?M，则菠菜中C₂O₄^2－的质量为0.0100×V×10^－3×5/2×100/25.00×1/1×88g；由于菠菜的质量为mg，则菠菜中C₂O₄^2－的质量分数为0.0100×V×10^－3×5/2×100/25.00×1/1×88/m×100%；③菠菜中不仅草酸盐可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，而且别的有机物（如维生素C等）也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此用标准高锰酸钾溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液，消耗酸性高锰酸钾溶液的体积偏大，因此测定结果偏高。
考点：考查综合实验和化学计算，包括设计检验菠菜中存在碳酸盐和草酸盐的实验方案、选择加入试剂的种类先后及量的多少、预期实验现象和结论、容量瓶的使用、酸式滴定管和碱式滴定管的使用、物质的量在化学方程式计算中的应用、菠菜样品中草酸根离子的质量分数的测定和表示方法、解释误差原因等。