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：1mol?L^-1H2SO₄、1mol?L^-1HCl、0.1mol?L^-1NaOH、1mol?L^-1CaCl₂、0.01mol?L^-1KMnO₄、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^-1KMnO₄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-）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

解：（1）步骤3：目的是验证菠菜中含有碳酸盐，选用稀盐酸溶解沉淀，方法是：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，现象是沉淀溶解，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐；
步骤4：操作目的是验证草酸盐的存在，利用草酸盐具有还原性，方法是；向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄，现象是溶液紫红色褪去，说明菠菜中含有草酸盐，
故答案是：

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．	沉淀溶解，澄清石灰水变浑浊，说明菠菜中含有碳酸盐．
步骤4：向步骤3得到的溶液中滴加几滴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配制100mL溶液需要100mL容量瓶；草酸（H₂C₂O₄）是酸性强于醋酸的二元有机酸，量取草酸溶液选用酸式滴定管，
故答案是：100mL容量瓶； 酸式滴定管；
②根据反应2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，找出关系式：5C₂O₄^2-～2KMnO₄，
菠菜中草酸盐（以C₂O₄^2-）的质量分数为：×100%=×100%，

故答案是：×100%；
③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，若是菠菜中含有能够和高锰酸钾溶液反应的物质，会使结果偏高，
故答案是：菠菜中还含有其他还原性物质，能与KMnO₄反应．
分析：（1）步骤3验证沉淀中是否含有碳酸盐沉淀，选用盐酸不能使用硫酸；用澄清石灰水检验生成的二氧化碳气体，根据实验现象证明碳酸盐的存在；
步骤4利用草酸的还原性，加入高锰酸钾溶液进行验证，高锰酸钾褪色证明菠菜中含有草酸盐；
（2）①配制一定物质的量浓度的溶液用到容量瓶；草酸显示酸性，需要使用酸式滴定管量取草酸溶液；
②根据反应方程式计算出草酸的物质的量，再求出菠菜样品中草酸的质量分数；
③根据结果偏高，可能是消耗的高锰酸钾溶液偏大引起的进行分析．
点评：本题考查了菠菜组成及含量的测定，将化学与社会实际联系在一起，充分考查了学生的分析、理解能力，本题难度稍大．