Question

14．人体血液里Ca²⁺离子的浓度一般采用g/cm³来表示．抽取一定体积的血样，加适量的草酸铵[（NH₄）₂C₂O₄]溶液，可析出草酸钙（CaC₂O₄）沉淀，将此草酸钙沉淀洗涤后溶于强酸可得一种弱酸草酸（H₂C₂O₄），再用KMnO₄溶液滴定即可测定血液样品中Ca²⁺的浓度．某研究性学习小组设计如下实验步骤测定血液样品中Ca²⁺的浓度：
【配制KMnO₄标准溶液】如图是配制50mLKMnO₄标准溶液的过程示意图．
（1）上述过程中有两处错误，请你观察图示判断其中不正确的操作是（填序号）②⑤；
（2）如果按照图示的操作配制溶液，所得的实验结果将偏小（填偏大或偏小）．
【测定血液样品中Ca²⁺的浓度】抽取血样20.00mL，经过上述处理后得到草酸，再用酸化的0.020mol/L KMnO₄溶液滴定，使草酸转化成CO₂逸出，这时共消耗12.00mL KMnO₄溶液．
（3）滴定时高锰酸钾需要酸化，从括号中选择酸化高锰酸钾溶液所用的酸（硫酸、盐酸、硝酸）硫酸，确定反应达到终点的现象最后一滴标准溶液使溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色．
（4）写出草酸跟酸性KMnO₄溶液反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；反应中若转移0.2mol 电子生成标准状况下CO₂气体的体积为4.48L．
（5）根据所给数据计算血液样品中Ca²⁺离子的浓度为1.2mg/cm³．

Answer 1

分析 （1）根据配制一定物质的量浓度的溶液的正确操作结合图示分析解答；
（2）依据仰视刻度线，会使溶液体积偏大判断，结合C=$\frac{n}{V}$分析；
（3）高锰酸钾有强氧化性，能氧化盐酸，硝酸不稳定，易分解；草酸具有还原性，能够使高锰酸钾褪色；
（4）草酸跟酸性KMnO₄溶液反应生成二氧化碳、二价锰离子等，结合氧化还原反应得失电子守恒写出化学方程式，根据方程式中电子转移数目计算生成的二氧化碳的体积；
（5）根据滴定数据及钙离子与高锰酸钾的关系式计算出血液样品中Ca²⁺的浓度．

解答 解：（1）量筒为精密仪器，不能在量筒中溶解固体，故②错误，定容时应平视刻度线，至溶液凹液面与刻度线相切，⑤错误；
故选：②⑤；
（2）如果用图示的操作配制溶液，由于仰视刻度线，会使溶液体积偏大，所配制的溶液浓度将偏小，故答案为：50mL容量瓶；偏小；
（3）高锰酸钾有强氧化性，能氧化盐酸，硝酸不稳定，易分解，所以选择硫酸；草酸具有还原性，能够使高锰酸钾褪色，确定反应达到终点的现象是最后一滴标准溶液使溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色，
故答案为：硫酸；最后一滴标准溶液使溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色；
（4）草酸跟酸性KMnO₄溶液反应，离子方程式为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，根据方程式可知，当转移10mol电子时，生成10molCO₂，所以若转移0.2mol 电子生成CO₂的物质的量为0.2mol，标准状况下CO₂气体的体积为4.48L，
故答案为：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；4.48；
（5）血样20.00mL经过上述处理后得到草酸，草酸消耗的消耗的高锰酸钾的物质的量为：0.020mol/L×0.012L=2.4×10^-4mol，根据反应方程式2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，及草酸钙的化学式CaC₂O₄，可知：n（Ca²⁺）=n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-）=2.5×2.4×10^-4mol=6×10^-4mol，
Ca²⁺的质量为：40g/mol×6×10^-4mol=0.024g，钙离子的浓度为：$\frac{0.024g}{20cm{\;}^{3}}$=0.0012g/cm³=1.2 mg/cm³，
故答案为：1.2．

点评 本题考查了配制一定物质的量浓度的方法及误差分析，氧化还原滴定，明确配置一定物质的量浓度原理和操作步骤、明确氧化还原滴定原理和操作是解题关键，侧重考查学生对实验基本知识的掌握情况，题目难度中等．