Question

5．I．某学习兴趣小组查阅资料得知：C₂O₄^2-+MnO₄^-+H⁺→CO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平），欲利用该反应测定某草酸钠（Na₂C₂O₄）样品中草酸钠的质量分数．该小组称量1.34g草酸钠样品溶于稀硫酸中，然后用0.2000mol•L^-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定（其中的杂质不跟高锰酸钾和稀硫酸反应）．

（1）滴定前是否要滴加指示剂？否（填“是”或“否”），请说明理由酸性高锰酸钾溶液为紫红色，达滴定终点紫色不再褪去．
（2）滴定时用b（填a或b）滴定管盛装KMnO₄标准溶液．
（3）达到终点时消耗了15.00mL的高锰酸钾溶液，样品中草酸钠的质量分数为75%
Ⅱ．如图2：通电5min后，电极5质量增加2.16g，试回答：
（1）a是负极，C池电解池
（2）电极2反应为2Cl^--2e^-=Cl₂↑电极6反应为Cu-2e^-=Cu²⁺
（3）若B槽中共收集到标况224mL气体，且溶液体积为200mL（设电解过程中溶液体积不变），则通电前溶液中Cu²⁺的物质的量浓度为0.025mol/L
（4）若A池溶液体积为200mL，且电解过程中溶液体积不变，则电解后，溶液pH为13．

Answer 1

分析 I．（1）根据酸性高锰酸钾溶液为紫红色，过程中不需要加指示剂；
（2）根据酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性；
（3）在酸性条件下，高锰酸根离子能和草酸发生氧化还原反应生成二价锰离子、二氧化碳和水，根据反应计算；
Ⅱ．（1）通电5min后，电极5质量增加2.16g，说明电极5是阴极，得电子析出金属单质，所以a是电源的负极，b是电源的正极，A、B、C装置有外接电源，所以是电解池．
（2）A、B、C装置有外接电源，所以是电解池，A电解池中阳极上氯离子放电生成氯气；C电解池中阳极上铜失电子放电生成铜离子．
（3）根据析出银的物质的量计算转移电子的物质的量，根据转移电子的物质的量计算B电解池中阳极上生成氧气的体积，根据气体的总体积知，生成的气体还有氢气，根据氢气的体积计算生成氢气转移电子的物质的量，根据得失电子数相等知，生成铜时转移电子的物质的量，根据生成铜时转移电子的物质的量计算铜的物质的量，根据物质的量浓度公式计算铜离子浓度．
（4）根据转移电子和生成氢氧化钠物质的量之间的关系式计算生成氢氧化钠的物质的量，再根据物质的量浓度公式计算氢氧化钠的物质的量浓度，从而得出溶液的PH值．

解答 解：I．（1）酸性高锰酸钾溶液为紫红色，当达到滴定终点时，再滴入酸性高锰酸钾溶液时，紫红色不再褪去，
故答案为：否；酸性高锰酸钾溶液为紫红色，达滴定终点紫色不再褪去；
（2）酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，腐蚀橡皮管，应用酸式滴定管，
故答案为：b；
（3）草酸钠（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高锰酸钾溶液进行滴定，消耗n（KMnO₄）=0.015L×0.200mol•L^-1=3×10^-3mol，离子方程式为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，则
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2 5
3×10^-3mol 7.5×10^-3mol
样品中草酸钠的质量为m=7.5×10^-3mol×134g/mol=7.5×134×10^-3g，
样品中草酸钠的质量分数为$\frac{7.5×134×10{\;}^{-3}g}{1.34g}$×100%=75%，
故答案为：75%；
Ⅱ．（1）通电5min后，电极5质量增加2.16g，说明电极5是阴极，得电子析出金属单质，所以a是电源的负极，b是电源的正极，A、B、C装置有外接电源，所以是电解池，故答案为：负；电解；
（2）A、B、C装置有外接电源，所以是电解池，A电解池中电极2为阳极上氯离子放电生成氯气，所以电极反应式为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，C电解池中电极6为阳极上铜失电子放电生成铜离子，所以电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）通电5min后，电极5质量增加2.16g，电极5上析出的金属是银，银的物质的量=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，转移电子的物质的量=0.02mol×1=0.02mol．B电池中阳极上通过0.02mol电子时生成氧气的体积=$\frac{0.02}{4}$×22.4=112mL，B中共收集气体的体积是224mL，所以气体中还有氢气，氢气的体积是112mL，生成112mL氢气转移电子的物质的量=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$×2=0.01mol电子，一共转移电子的物质的量是0.02mol，所以生成铜转移电子的物质的量=0.01mol，n（Cu）=$\frac{0.01mol}{2}$=0.005mol，C（Cu²⁺）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025mol/L．
故答案为：0.025mol/L．
（4）A电池中电池反应式为2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，设反应中生成氢氧化钠的物质的量为x．
2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$H₂↑+2NaOH+Cl₂↑ 转移电子
2mol 2mol
x 0.02mol
x=0.02mol
C（NaOH）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以溶液的PH=13．
故答案为：13．

点评 本题以涉及到氧化还原滴定，电解原理为载体考查了中和滴定、物质的量的有关计算，难度不大，明确串联电解池中转移电子数相等是解本题的关键，注意B电解池中气体的成分，然后根据得失电子数相等计算得出铜的物质的量，从而计算得出其浓度．