Question

12．为测定某溶液中Ca²⁺的含量，某同学设计了如下实验：量取100mL该溶液与烧杯中，加入足量的（NH₄）₂C₂O₄溶液使Ca²⁺转化为CaC₂O₄沉淀（假设其他离子均不生成沉淀），过滤、洗涤后，往沉淀中加入足量稀硫酸，然后用0.1000mol•L^-1的KMnO₄标准溶液滴定．
（1）配平KMnO₄氧化H₂C₂O₄的化学方程式：
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
（2）如图1所示的仪器中，配制0.1000mol•L^-1的KMnO₄标准溶液时肯定不需要的是AC（填标号），除此之外还需用到的玻璃仪器是烧杯、玻璃棒（填仪器名称）．
（3）在实验中其他操作均正确，若定容时仰视刻度线，则所得溶液浓度＜0.1000mol•L^-1（填“＞”、“＜”或“=”，下同）；若KMnO₄标准溶液在转移至容量瓶时，洒落了少许，则所得溶液浓度＜0.1000mol•L^-1．
（4）若滴定过程中消耗KMnO₄标准溶液20.00mL，则原溶液中Ca²⁺的质量浓度为2.000g•L^-1．
（5）如图2为草酸钙固体在受热分解过程中所得固体产物的质量随温度变化的曲线，图中A、B、C分别代表三种固体，写出固体A到B的化学方程式：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

Answer 1

分析 （1）该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、C元素化合价由+3价变为+4价，根据转移电子守恒、原子守恒配平方程式；
（2）根据配制步骤是计算、量取、稀释、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶来分析需要和不需要的仪器；
（3）根据c=$\frac{n}{V}$并结合溶质的物质的量n和溶液的体积V的变化来进行误差分析；
（4）根据2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，利用关系式法计算：5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，原溶液中Ca²⁺的质量浓度计算公式为c=$\frac{m}{V}$，注意浓度的单位为g•L^-1；
（5）由图可知：A处CaC₂O₄的质量为6.4 g，B为5 g．观察化学式：CaC₂O₄，其逐步分解的固体产物必为含Ca的化合物，则产物B的物质的量应与CaC₂O₄相同，设B的相对分子质量分别为x，根据关系式计算B的相对分子质量，据此判断B的化学式，进而书写固体A到B的化学方程式．

解答 解：（1）该反应中Mn元素化合价由+7价变为+2价、C元素化合价由+3价变为+4价，其转移电子总数为10，根据转移电子守恒知，KMnO₄的计量数是2、H₂C₂O₄的计量数是5，再根据原子守恒得方程式为2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，
故答案为：2；5；3；1；2；10；8；
（2）根据配制步骤是计算、量取、稀释、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀、装瓶可知，配制0.1000mol•L^-1的KMnO₄标准溶液需要的仪器有：量筒、烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管，故不需要的仪器是A（圆底烧瓶）C（分液漏斗），还需要的仪器有：烧杯、玻璃棒，
故答案为：AC；烧杯、玻璃棒；
（3）若定容时仰视刻度线，导致溶液的体积偏大，所以配制溶液的浓度偏低，故所得溶液浓度小于0.1000mol•L^-1，若KMnO₄标准溶液在转移至容量瓶时，洒落了少许，则会成溶质的损失，使所配溶液的浓度偏低，故所得溶液浓度小于0.1000mol•L^-1，
故答案为：＜；＜；
（4）根据2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═1K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，5CaC₂O₄～5H₂C₂O₄～2KMnO₄，则
5Ca^{2+_{～～～～2}}MnO₄^-
n（Ca²⁺）   0.1mol•L^-1×0.02L    解得：n（Ca²⁺）=0.005mol，100mL该溶液Ca²⁺的质量浓度为c=$\frac{m}{V}$=$\frac{0.005mol×40g/mol}{0.1L}$=2g/L故答案为：2；
（5）设B的相对分子质量分别为x，则：
由CaC₂O₄～～～～B
   128         x
   6.4g        5g     所以x=$\frac{128×5g}{6.4g}$=100，CaC₂O₄相对分子质量为128，B与CaC₂O₄的相对分子质量相差28，则B为CaCO₃，
所以固体A到B的化学方程式为：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑，
故答案为：CaC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCO₃+CO↑．

点评 本题考查了氧化还原反应的配平、一定物质的量浓度溶液的配制过程中的计算和误差分析、滴定过程的计算应用、化学式的推断，为高频考点，侧重分析与实验、计算能力的综合考查，题目难度中等．