Question

15．硫酸钠-过氧化氢加合物（xNa₂SO₄•yH₂O₂•zH₂O）的组成可通过下列实验测定：
①准确称取1.7700g 样品，配制成100.00mL 溶液A．
②准确量取25.00mL 溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.5825g．
③准确量取25.00mL 溶液A，加适量稀硫酸酸化后，用0.02000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液25.00mL．H₂O₂与KMnO₄反应的离子方程式如下：2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑
（1）步骤③中滴定终点的现象为溶液由无色变成紫红色且半分钟内不变色；
（2）步骤②中使用盐酸酸化，而步骤③中改用硫酸酸化的原因是氯离子易被高锰酸钾氧化；
（3）上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，其离子方程式为2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（4）通过计算确定样品的组成（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）滴定终点时，溶液由无色变为高锰酸根离子颜色且30s内不变色；
（2）盐酸溶液中氯离子被高锰酸钾溶液氧化；
（3）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，双氧水被氧化生成氧气，根据电荷守恒可知有氢氧根离子生成，再根据原子守恒判断是否有水生成，配平书写；
（4）生成的白色固体0.5825g为硫酸钡，根据n=$\frac{m}{M}$计算硫酸钡的物质的量，根据硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）．根据方程式计算25mL溶液中n（H₂O₂），再根据m=nM计算25mL溶液中硫酸钠、过氧化氢的质量，继而计算结晶水的质量，根据各物质的物质的量之比确定x：y：z，据此书写化学式．

解答 解：（1）滴定终点时，溶液由无色变为高锰酸根离子颜色紫红色且半分钟内不变色，
故答案为：溶液由无色变成紫红色且半分钟内不变色；
（2）步骤②中使用盐酸酸化，而步骤③中改用硫酸酸化的原因是氯离子易被高锰酸钾氧化，
故答案为：氯离子易被高锰酸钾氧化；
（3）不加稀硫酸酸化，MnO₄^-被还原为MnO₂，Mn元素共降低3价，双氧水被氧化生成氧气，氧元素共升高2价，化合价最小公倍数为6，故MnO₄^-的系数为2、MnO₂的系数为2，H₂O₂的系数为3、O₂系数为3，根据电荷守恒可知有OH^-生成，其系数为2，由原子守恒可知，有水生成，其系数为2，反应离子方程式为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^-+2H₂O；
（4）n（Na₂SO₄）=n（BaSO₄）=$\frac{0.5825g}{233g/mol}$=2.50×10^-3mol，
根据2MnO₄^-+5H₂O₂+6H⁺=2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑可知，
n（H₂O₂）=$\frac{5}{2}$×0.02000mol•L^-1×0.025L/=1.25×10^-3mol
m（Na₂SO₄）=142g•mol^-1×2.50×10^-3mol=0.355g
m（H₂O₂）=34g•mol^-1×1.25×10^-3mol=0.0425g
n（H₂O）=（1.7700g×$\frac{25ml}{100ml}$-0.355g-0.0425g）÷18g•mol^-1=2.50×10^-3mol
x：y：z=n（Na₂SO₄）：n（H₂O₂）：n（H₂O）=2：1：2
硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O
答：硫酸钠-过氧化氢加合物的化学式为2Na₂SO₄•H₂O₂•2H₂O．

点评 本题属于物质组成分析与化学综合计算题，涉及氧化还原反应滴定、离子方程式书写等，题目难度中等，注意运用元素守恒进行推理计算，学习中紧紧抓住元素守恒守恒、质量守恒、电荷守恒、极端分析等化学常用分析方法．