Question

19．草酸晶体的化学式可表示为H₂C₂O₄•xH₂O（其中C显+3价），为测定x的值，进行下列实验：
①称取wg某草酸晶体配成100.0mL的水溶液，
②取25.0mL所配溶液置于锥形瓶中，加入适量稀H₂SO₄，用浓度为cmol/L的KMnO₄溶液滴定，所发生的离子方程式为：H₂C₂O₄+MnO₄^-+H⁺→CO₂↑+Mn²⁺+H₂O
（1）配平离子方程式：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（2）滴定时，指示剂应不加（若加则写出指示剂的名称，若不加则写不加），滴定终点的颜色变化为无色变成紫红色，且半分钟不褪色．
（3）当w为6.30克、c为0.500mol•L^-1、滴定终点时消耗KMnO₄的体积为10.00mL，则x=2．
（4）若滴定时所用KMnO₄溶液的浓度因久置而变小，则x的值会偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”），对于一定量草酸，所用KMnO₄的浓度过浓或过稀均不合理，浓度过浓或浓度过稀不合理的原因是浓度过浓所消耗KMnO₄体积过小，易造成误差，浓度过稀所消耗KMnO₄体积过多，多次量取读数也易造成误差．
（5）在滴定过程中常常将锥形瓶的内壁用清水冲洗，原因是锥形瓶中蒸馏水对测定结果无影响，滴定时常发现反应速率开始缓慢，后来逐渐加快，估计原因可能是Mn²⁺对该反应起催化作用．

Answer 1

分析 （1）依据氧化还原反应电子守恒，元素化合价变化守恒分析配平离子方程式；
（2）高锰酸钾溶液是紫红色，草酸是无色溶液，滴定过程中不需滴定终点的指示剂，利用高锰酸钾溶液的颜色判断反应滴定终点；滴入最后一滴溶液呈紫红色且半分钟不褪色；
（3）依据滴定发生的氧化还原反应离子方程式的定量关系计算得到；
（4）若KMnO₄溶液变质，则消耗其体积偏大，所得x值偏小；浓度过浓所消耗KMnO₄体积过小，易造成误差，浓度过稀所消耗KMnO₄体积过多，多次量取读数也易造成误差；
（5）滴定实验过程中待测液则溶质一定，锥形瓶水洗可以洗掉杂质离子，对实验结果无影响，滴定时常发现反应速率开始缓慢，后来逐渐加快可能是反应生成的锰离子对反应起到催化作用．

解答 解：（1）H₂C₂O₄+MnO₄^-+H⁺-CO₂↑+Mn²⁺+H₂O，反应中草酸中碳元素化合价从+3价变化为+4价，锰元素化合价从+7价变化为+2价，依据元素化合价升降相同和原子守恒配平写出离子方程式为：5H₂C₂O₄+2 MnO₄^-+6 H⁺═10CO₂↑+2 Mn²⁺+8 H₂O；
故答案为：5；2；6；10；2；8；
（2）KMnO₄溶液呈紫色，草酸反应完毕，滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，说明滴定到终点，不需要外加指示剂；当滴入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液由无色变为紫色，且半分钟内不褪色，即达滴定终点；
故答案为：不加；无色变成紫红色，且半分钟不褪色；
（3）由题给化学方程式及数据可知，5H₂C₂O₄+2 MnO₄^-+6 H⁺═10CO₂↑+2 Mn²⁺+8 H₂O，1.260g纯草酸晶体中含H₂C₂O₄的物质的量为：0.500 mol/L×10.00 mL×10^-3 L/mL×$\frac{5}{2}$×$\frac{100ml}{25ml}$=0.0500 mol，
则6.30 g H₂C₂O₄•xH₂O中含H₂O的物质的量为$\frac{6.30g-0.0500mol×90g/mol}{18g/mol}$=0.100 mol，0.0500mol晶体含水0.100mol，1mol晶体中含的结晶水2mol，则x=2，
故答案为：2；
（4）若KMnO₄溶液变质，则消耗其体积偏大，所得x值偏小；浓度过浓所消耗KMnO₄体积过小，易造成误差，浓度过稀所消耗KMnO₄体积过多，多次量取读数也易造成误差；
故答案为：偏小；浓度过浓所消耗KMnO₄体积过小，易造成误差，浓度过稀所消耗KMnO₄体积过多，多次量取读数也易造成误差；
（5）滴定实验过程中待测液则溶质一定，锥形瓶水洗可以洗掉杂质离子，对实验结果无影响，常常将锥形瓶的内壁用清水冲洗，随着反应的进行，反应物浓度逐渐减小，化学反应速率减慢，因此不是浓度，催化剂可以加快化学反应速率，应为Mn²⁺对该反应起催化作用，
故答案为：锥形瓶中蒸馏水对测定结果无影响；Mn²⁺对该反应起催化作用．

点评 本题考查中和滴定实验，题目难度中等，注意掌握草酸含量的计算方法及中和滴定中的误差分析即可解答，掌握实验基础是解题关键．