Question

CuSO₄溶液与K₂C₂O₄溶液反应，得到一种蓝色结晶水合物晶体．通过下述实验确定该晶体的组成：
①称取0.168 0g晶体，加入过量的H₂SO₄溶液，使样品溶解后加入适量水，加热近沸，用0.020 00mol?L^-1 KMnO₄溶液滴定至终点（溶液变为浅紫红色），消耗20.00mL．
②接着将溶液充分加热，使浅紫红色变为蓝色，此时Mn转化为Mn²⁺并释放出O₂
③冷却后加入2g KI固体（过量）和适量Na₂CO₃，溶液变为棕色并生成沉淀．
④用0.050 00mol?L^-1 Na₂S₂O₃溶液滴定，近终点时加指示剂，滴定至终点，消耗10.00mL．
已知：2Mn+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2Cu²++4I^-═2CuI↓+I₂　2Na₂S₂O₃+I₂═2NaI+Na₂S₄O₆
（1）步骤②中发生反应的离子方程式为______．
（2）步骤④中加入的指示剂为______．
（3）通过计算写出该蓝色晶体的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

解：（1）锰元素化合价由MnO₄^-中+7价降低为Mn²⁺中+2价，1个Mn²⁺化合价变化5，氧元素化合价由-2价升高为0价，1个氧气化合价变化4，据化合价升降总数相等，化合价升降的最小公倍数为20，所以Mn²⁺的系数为4，O₂的系数为5，再根据元素守恒（电荷守恒），得方程式为：4MnO₄^-+12H⁺═4Mn²⁺+5O₂↑+6H₂O，
故答案为：4MnO₄^-+12H⁺═4Mn²⁺+5O₂↑+6H₂O；
（2）碘遇淀粉溶液变蓝，当蓝色消失时，表明反应2Na₂S₂O₃+I₂═2NaI+Na₂S₄O₆完全进行，故答案为：淀粉溶液；
（3）n（C₂O₄^2-）=0.02000mol?L^-1×20.00×10^-3L×=1.000×10^-3mol
n（Cu²⁺）=0.05000mol?L^-1×10.00×10^-3L=0.5000×10^-3mol，
由电荷守恒知，该晶体的化学式为K₂[Cu（C₂O₄）₂]?xH₂O，
m（H₂O）=0.1680g-0.5000×10^-3 mol×M[K₂Cu（C₂O₄）₂]
=0.1680g-0.5000×10^-3mol×318 g?mol^-1=0.009g，
n（H₂O）=0.009 g/（18 g?mol-1）=0.5000×10^-3 mol，
n（H₂O）：n（Cu²⁺）=1：1，即x=1，
答：该晶体的化学式为K₂[Cu（C₂O₄）₂]?H₂O．
分析：（1）由题目信息，可知锰元素化合价由MnO₄^-中+7价降低为Mn²⁺中+2价，1个Mn²⁺化合价变化5，氧元素化合价由-2价升高为0价，1个氧气化合价变化4，据化合价升降总数相等，化合价升降的最小公倍数为20，所以Mn²⁺的系数为4，O₂的系数为5，再根据元素守恒（电荷守恒），配平其它物质的系数；
（2）根据碘遇淀粉溶液变蓝，当蓝色消失时，表明反应2Na₂S₂O₃+I₂═2NaI+Na₂S₄O₆完全进行；
（3）先根据方程式2Mn+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O求出n（C₂O₄^2-），再根据关系式Cu²⁺ Na₂S₂O₃求出n（Cu²⁺），根据电荷守恒可得化学式K₂[Cu（C₂O₄）₂]?xH₂O，最后根据质量守恒求出x，最终求出化学式．
点评：本题主要考查了晶体的组成测定，涉及到氧化还原反应的知识，掌握实验的原理是解题的关键，难度中等．