Question

11．高锰酸钾是一种重要的化学试剂，其溶液不是很稳定，在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，在中性或弱碱性溶液中分解速度很慢，见光分解速度加快．
（1）高锰酸钾溶液应配成中性溶液并保存在棕色试剂瓶中（填保存的注意事项）．
（2）请配平高锰酸钾溶液与草酸钠Na₂C₂O₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺--2Mn²⁺+CO₂↑+8H₂O
（3）某学习小组为了探究高锰酸钾溶液和草酸钠溶液的反应过程，将高锰酸钾溶液逐滴地滴入一定体积的酸性草酸钠溶液中（温度相同，并不断振荡时），记录的现象如表：

滴入高锰酸钾溶液的次序（每滴溶液的体积相同）	高锰酸钾溶液紫色褪去的时间
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

请分析高锰酸钾溶液褪色时间变化的原因反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）大催化效果更好．
（4）该学习小组在获取了上述经验和结论以后，用稳定的物质草酸钠Na₂C₂O₄（相对分子质量134.0）来标定高锰酸钾溶液的浓度．他们准确称取1.340g纯净的草酸钠配成250mL溶液，每次准确量取25.00mL溶液酸化后用KMnO₄溶液滴定．
①高锰酸钾溶液应装在丙（填图中的仪器编号）．
②若在实验过程中存在下列操作，其中会使所测KMnO₄浓度偏低的是AC．
A．未润洗盛放KMnO₄的滴定管       B．滴定前尖嘴部分无气泡，滴定终点时出现气泡
C．定容时，俯视刻度线               D．锥形瓶用水洗之后未用待测液润洗
③该滴定达到终点的标志为逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色，最终消耗KMnO₄溶液20.00mL（多次测定的平均值），则KMnO₄溶液的浓度为0.0200mol/L（取4位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）由题目信息可知，高锰酸钾溶液在酸性、碱性条件下都会分解，且见光分解速度加快，故应避光保存配成中性溶液；
（2）根据化合价升降方法，反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒、电荷守恒确定其它物质的系数；
（3）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）大催化效果更好；
（4）①高锰酸钾具有强氧化性，可以氧化碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放；
②逐滴滴入高锰酸钾溶液，待前一滴高锰酸钾溶液颜色褪去后再滴加，防止高锰酸钾在酸性条件下分解；
③根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析不当操作对V（待测）的影响，以此判断浓度的误差；
④高锰酸钾为紫色溶液，逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色为达到滴定终点；根据关系式：2MnO₄^-～5C₂O₄^2-计算．

解答 解：（1）由题目信息可知，高锰酸钾溶液在酸性、碱性条件下都会分解，且见光分解速度加快，故应盛放在棕色瓶中避光保存配成中性溶液；
故答案为：配成中性溶液并保存在棕色试剂瓶中；
（2）反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒可知Mn²⁺系数为2、CO₂系数为10，根据电荷守恒可知H⁺系数为16，根据氢元素守恒可知H₂O系数为8，配平后离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：2、5、16、2、10、8H₂O；
（3）反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）大催化效果更好，
故答案为：反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）大催化效果更好；
（4）①高锰酸钾具有强氧化性，可以氧化碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放，故选择丙，
故答案为：丙；
②A．未润洗盛放KMnO₄的滴定管，KMnO₄溶液稀释，浓度偏少，消耗V（待测）偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，所测KMnO₄浓度偏低，故A正确；
B．滴定前尖嘴部分无气泡，滴定终点时出现气泡，消耗V（待测）偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，所测KMnO₄浓度偏高，故B错误；
C．定容时，俯视刻度线，溶液的体积偏小，标准液的浓度偏大，消耗V（待测）偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标准）×V（标准）}{V（待测）}$分析，所测KMnO₄浓度偏低，故C正确；
D．锥形瓶用水洗之后未用待测液润洗，操作正确，无影响，故D错误；
故选AC．
③高锰酸钾为紫色溶液，逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色为达到滴定终点；
1.340g纯净的草酸钠中n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，则：
     2MnO₄^-～5C₂O₄^2-
     2mol              5mol
c（MnO₄^-）×0.02L×10   0.01mol
解得c=0.0200mol/L，
故答案为：逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色；0.0200．

点评 本题考查氧化还原反应配平、氧化还原反应滴定应用、化学计算等，难度中等，注意把握实验的原理，需要学生具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力．