题目内容

18．已知H2C2O4为二元中强酸．某化学兴趣小组为测定含Na2SO4、NaHC2O4和H2C2O4•2H2O的试样中各物质的质量分数，进行了如下实验：
①称取10.0g试样，加水溶解，配成250mL试样溶液
②用酸式滴定管分别量取25.00mL试样溶液两份于锥形瓶中
③第一份溶液中加2～3滴指示剂，用0.2500mol•L-1NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL
④第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00mL
回答下列问题：
（1）写出NaHC2O4溶液与NaOH溶液反应的离子方程式HC2O4-+OH-=C2O42-+H2O．
（2）步骤①配制试样溶液时所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、250mL容量瓶．
（3）步骤③若滴定终点时溶液的pH=8.3，则选择的指示剂为酚酞．若用某部分刻度模糊不清的50mL滴定管进行实验，当滴定管中的液面处于如图所示的刻度处，则管内液体的体积d（填代号）．
a．等于23.60mL    b．等于27.60mL    c．小于23.60mL    d．大于27.60mL
（4）滴定时边滴边摇动锥形瓶，眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化．
（5）完成并配平下列离子方程式：
5C2O42-+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O
（6）步骤③中，高锰酸钾溶液应装在酸式 滴定管里；该步判断滴定终点的方法是溶液由无色变为浅红色且在半分钟内不褪色．
（7）试样中Na2SO4的质量分数为53.8%（保留3位有效数字）．

分析 （1）NaHC2O4溶液与NaOH溶液反应生成Na2C2O4和水；
（2）配制试样溶液时所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、250mL容量瓶；
（3）步骤③若滴定终点时溶液的pH=8.3，则应选择碱性指示剂，滴定管0刻度在上面，每一个小刻度为0.1mL，据此答题；
（4）根据滴定操作要求，眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化；
（5）反应中碳从+3价升为+4价，锰从+7价降为+2价，根据化合升降法及元素守恒和电荷守恒配平离子方程式；
（6）步骤③中，高锰酸钾溶液有强氧化性，能氧化乳胶管，滴定终点时溶液由无色变成浅红色；
（7）设样品中NaHC2O4为xmol，H2C2O4•2H2O为ymol，根据第一份溶液中加2～3滴指示剂，用0.2500mol•L-1 NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL可得x+2y=0.2500×0.02mol=0.005mol，根据第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00mL，结合电子得失守恒，可得x+y=$\frac{5}{2}$×0.1000×0.016mol=0.004mol，据此计算出NaHC2O4和H2C2O4•2H2O的质量，再确定试样中Na2SO4的质量分数．

解答 解：（1）NaHC2O4溶液与NaOH溶液反应生成Na2C2O4和水，反应的离子方程式为HC2O4-+OH-=H2O+C2O42-，
故答案为：HC2O4-+OH-=H2O+C2O42-；
（2）配制试样溶液时所需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、250mL容量瓶，
故答案为：胶头滴管、250mL容量瓶；
（3）步骤③若滴定终点时溶液的pH=8.3，则应选择碱性指示剂为酚酞，滴定管0刻度在上面，每一个小刻度为0.1mL，所以根据图上的刻度管内液体的体积应为大于27.60mL，故选d，
故答案为：酚酞；d；
（4）根据滴定操作要求，眼睛应观察锥形瓶内溶液颜色的变化，
故答案为：锥形瓶内溶液颜色的变化；
（5）反应中碳从+3价升为+4价，锰从+7价降为+2价，根据化合升降法及元素守恒和电荷守恒可知离子方程式为5H2C2O4+2MnO4-+6H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O，
故答案为：5、2、6、10、2、8H2O；
（6）步骤③中，高锰酸钾溶液有强氧化性，能氧化乳胶管，所以高锰酸钾溶液应装在酸式滴定管里，判断滴定终点的方法是溶液由无色变为浅红色且在半分钟内不褪色，
故答案为：酸式；溶液由无色变为浅红色且在半分钟内不褪色；
（7）设样品中NaHC2O4为xmol，H2C2O4•2H2O为ymol，根据第一份溶液中加2～3滴指示剂，用0.2500mol•L-1 NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00mL可得x+2y=0.2500×0.02mol=0.005mol，根据第二份溶液用0.1000mol•L-1的酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗高锰酸钾溶液16.00mL，结合电子得失守恒，可得x+y=$\frac{5}{2}$×0.1000×0.016mol=0.004mol，所以$\left\{\begin{array}{l}{x+2y=0.005\\;}\\{x+y=0.004}\end{array}\right.$，解得x=0.003，y=0.001，所以10.0g试样中含有NaHC2O4的质量为$\frac{250}{25}$×112×0.003g=3.36g，H2C2O4•2H2O的质量为$\frac{250}{25}$×126×0.001g=1.26g，则试样中Na2SO4的质量分数为$\frac{10-1.26-3.36}{10}$×100%=53.8%，
故答案为：53.8%．

点评 本题考查氧化还原滴定原理与应用、探究影响速率的因素，难度中等，理解实验原理是解题的关键，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．

练习册系列答案
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7．请填写表格．
微粒质子数中子数质量数最外层电子数ZAX
Al  27  
S2-    1634S2-
9．下列与滴定实验有关的说法中正确的是（　　）
A．用碱式滴定管准确量取20.00 mL的高锰酸钾溶液
B．用NaOH滴定盐酸时，若滴定结束时俯视刻度，会导致测定结果偏高
C．用NaOH滴定盐酸时，只能用酚酞作指示剂
D．用KMnO4滴定亚硫酸钠溶液的实验中不需要另外加入指示剂
6．某研究性学习小组请你参与“研究铁与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究，并共同解答下列问题：
探究一　设计如图1所示装置进行“铁与水反应”的实验．
（1）硬质玻璃管B中发生反应的化学方程式为3Fe+4H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe3O4+4H2↑．
（2）装置A的作用是提供反应所需水蒸气．
（3）装置E中发生反应的化学方程式为H2+CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Cu+H2O．
探究二　设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管B中黑色固体的成分．
（4）待硬质玻璃管B冷却后，取少许其中的固体物质溶于稀硫酸后，将所得溶液分成两份．
（5）一份滴加几滴KSCN溶液．若溶液变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为②（选填序号，下同）；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管B中固体物质的成分为①．
①一定有Fe　②一定有Fe3O4　③只有Fe3O4　④只有Fe
（6）另一份用胶头滴管（填仪器名称）加入酸性高锰酸钾溶液，可以证明溶液中存在Fe2+．
探究三　设计如图2流程测定反应后硬质玻璃管B中固体含元素的质量分数．
（7）试剂b的化学式是NaOH．
（8）计算反应前B装置中氧元素的质量分数为22.2%．
13．过硫酸钠（ Na2S2O8）是一种重要化工原料．某研究小组进行如下实验．
实验一  过硫酸钠的制取采用如图1装置制取Na2S2O8．

装置I中：主反应：（NH4）2S2O8+2NaOH$\frac{\underline{\;55℃\;}}{\;}$Na2S2O8+2NH3↑+2H2o
副反应：①2NH3+3Na2S2O8十6NaOH$\frac{\underline{\;90℃\;}}{\;}$6Na2SO4+6H2o十N2
②3Na2S2O8+3H2O+3Na2SO4+3H2SO4+O3↑
（1）装置Ⅱ的作用是吸收NH3．
（2）装置I还需补充的实验仪器或装置有_abc（填序号）．
a．温度计        b．酒精灯        c．水浴         d．洗气瓶
（3）装置I发生反应的同时需要持续通入氮气的目的是使三颈烧瓶内产生的NH3及时排除，减少副反应①的发生
实验二过硫酸钠的性质实验
（4）为研究Na2S2O8溶解度随温度变化情况，实验过程需要测定的数据是溶液的温度、溶质的质量、水的质量或体积．
（5）Na2S2O8溶液与铜反应时先慢后快，除反应放热这一因素外，有人认为还有一种可能是反应生成的Cu2+对后续反应起催化作用，能检验该说法是否正确的实验方案为取等量铜粉，分别加入少量等体积的硫酸铜溶液和水，再加入等量过硫酸钠溶液，观察；．
实验三过硫酸钠的应用研究
（6）为检验用Na2S2O8溶液吸收NO的可行性，某同学设计下图所示实验（已知NO不溶于NaOH溶液）．实验步骤如下：
i．检查装置气密性，并按如图2加人试剂；
ii．打开a和d，通人足量N2，关闭d；
iii．往装置中通人适量NO，关闭a；
iv…
①步骤iv中，对分液漏斗的操作是依次打开c、b（加入适量Na2S2O3溶液后）关闭b_．
②能证明该方案可行的实验现象是加入Na2S2O8溶液后量气管液面下降_．
3．为了测定某浓硫酸样品的物质的量浓度，进行了以下实验操作：
A．冷却至室温后，在250mL容量瓶中定容配成250mL稀硫酸．
B．用某仪器量取25.00mL稀硫酸于锥形瓶中并滴入几滴指示剂．
C．将酸式滴定管和碱式滴定管用蒸馏水洗涤干净，并用各待盛溶液润洗．
D．将物质的量浓度为M mol/L的标准NaOH溶液装入碱式滴定管，调节液面记下开始读数为V1mL．
E．小心滴入NaOH标准溶液，边滴边摇动锥形瓶，滴定至恰好反应为止，记下读数为V2mL．
F．把锥形瓶移到碱式滴定管下，在锥形瓶下垫一张白纸．
G．用某仪器准确量取浓硫酸样品10.00mL，在烧杯中用蒸馏水溶解．
请完成下列填空：
（1）正确操作步骤的顺序（用编号字母填写）G A C B D F E．
（2）用来量取10.00mL浓硫酸的仪器是酸式滴定管，用NaOH溶液润洗碱式滴定管的目的是保证标准液浓度不被稀释．
（3）滴定中可选用的指示剂是酚酞（或甲基橙），滴定中，目光应注视锥形瓶中溶液颜色的变化．
（4）某学生实验时用稀硫酸润洗了锥形瓶测定的浓度会偏偏高．（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）
10．铝土矿（主要成分为Al2O3，还含有SiO2、Fe2O3）是工业上制备氧化铝的主要原料．工业上提取氧化铝的工艺流程如下：

（1）沉淀A、B的成分分别是SiO2 、Fe（OH）3；步骤①中的试剂a是盐酸；
（2）步骤①②中加入试剂后进行的操作Ⅰ、Ⅱ的名称是过滤；
（3）步骤②中加入过量NaOH溶液发生反应的离子方程式是H++OH-=H2O、Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓、Al3++4OH-=[Al（OH）4]-；
（4）步骤③中通入过量CO2气体而不加入过量盐酸的理由是过量盐酸能使生成的Al（OH）3溶解；
（5）准确称取8g铝土矿样品，加入一定量试剂a的溶液，使其中的Al2O3、Fe2O3恰好溶解；然后，向滤液中加入10mol•L-1的NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液的体积关系如图所示，则样品中Al2O3的百分含量为63.75%．
7．一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中硫的回收：
2CO（g）+SO2（g）$\stackrel{催化剂}{?}$2CO2（g）+S（l）△H
（1）已知2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H1=-566kJ/mol
S（l）+O2（g）═SO2（g）△H2=-296kJ/mol，则反应热△H=-270kJ/mol；
（2）一定温度下，向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2，在催化剂作用下发生反应生成CO2（g）和S（l）．
①若反应进行到25min时测得CO2的体积分数为0.5．则前25min的反应速率v（CO）=0.024mol．L-1．min-1；
②若反应进行到40min时反应达到平衡状态，此时测得容器中气体的密度比反应前减少了12.8g/L，则CO的物质的量浓度c（CO）=0.2mol．L-1；化学平衡常数K=160；
（3）若向2L恒容密闭容器中通入2molCO和1molSO2，反应在不同条件下进行反应：2CO（g）+SO2（g）?2CO2（g）+S（l）．反应体系总压强随时间的变化如图所示．
①图中三组实验从反应开始至达到平衡时的反应速率v（CO）由大到小的次序为b＞c＞a（填实验序号）；与实验a相比，c组改变的实验条件可能是升高温度；
②用P0表示开始时总压强，P表示平衡时总压强，用α表示CO的平衡转化率，则α的表达式为a=3-$\frac{3p}{{p}_{0}}$．
8．高铁酸钾是绿色、环保型水处理剂，也是高能电池的电极材料．工业上，利用硫酸亚铁为原料，
通过铁黄（FeOOH）制备高铁酸钾，可降低生产成本且产品质量优．工艺流程如下：

回答下列问题：
（1）有同学认为上述流程可以与氯碱工业联合．写出电解饱和食盐水制取次氯酸钠的化学方程式NaCl+H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO+H2↑．
（2）制备铁黄的反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1：4．实验测得反应溶液的pH、温度对铁黄产率的影响如图所示．反应温度宜选择40℃；pH大于4.5时铁黄产率降低的主要原因可能是酸性减弱，Fe（OH）3增多．

（3）用高铁酸钾处理水时，不仅能消毒杀菌，还能除去水体中的H2S、NH3、CN-等，生成的氢氧化铁胶体粒子还能吸附水中悬浮杂质．试写出高铁酸钾处理含CN-废水时除去CN-的离子方程式10FeO42-+6CN-+22H2O=10Fe（OH）3（胶体）+6CO32-+3N2↑+14OH-．
（4）K2FeO4可作锌铁碱性高能电池的正极材料，电池反应原理：
2K2FeO4+3Zn+8H2O$?_{放电}^{充电}$2Fe（OH）3+3Zn（OH）2+4KOH．放电时负极材料是Zn；充电时阳极的电极反应式为Fe（OH）3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O．
（5）已知：常温下，Kap1Fe（OH）3]=4.0×10-38．高铁酸钾的净水能力与废水的pH有关，当溶液pH=2时，废水中c（Fe3+）=0.04mol•L-1．
（6）如果上述流程中，铁元素总利用率为75%．利用1mol 2mol•L-1FeSO4溶液能制备纯度为90%的高铁酸钾330kg．

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