Question

3．某课外小组欲鉴定某硫酸钠样品中是否含有亚硫酸钠，设计方案如下：取少量固体配成溶液，往溶液中滴加少量酸性KMnO₄溶液，观察溶液是否褪色．如果溶液紫色褪去，说明该样品中含有亚硫酸钠．
（1）用离子方程式表示该反应原理：5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O．
（2）图I表示100mL量筒中液面的位置，A与B，B与C刻度间相差10mL，如果刻度A为30，量筒中液体的体积是22.0mL．图II表示25mL滴定管中液面的位置，如果液面处的读数是a，则滴定管中液体的体积（填字母）D．
A．等于amL         B．等于（25-a）mL          C．大于amL         D．大于（25-a）mL
（3）该小组同学欲测定样品中亚硫酸钠的含量，操作步骤如下：
a．称取mg样品，用蒸馏水溶解并置于锥形瓶中
b．将V₁mL  C₁mol/L的酸性KMnO₄溶液（过量）倒入锥形瓶中振荡
c．用C₂mol/L草酸钠（Na₂C₂O₄）溶液滴定过量的KMnO₄，至滴定终点时用去Na₂C₂O₄溶液V₂mL
①KMnO₄溶液应装在酸式滴定管中，达到滴定终点时溶液颜色的变化紫色褪去且半分钟不恢复．
②样品中Na₂SO₃的物质的量为10^-3×（2.5C₁V₁-C₂V₂） mol．（用含C₁、V₁、C₂、V₂的代数式表示）．
（4）下列操作会导致测得的Na₂SO₃的物质的量偏高的是BD（填字母，双选）．
A．未用Na₂C₂O₄标准液润洗滴定管   
B．滴定前仰视盛有Na₂C₂O₄溶液的滴定管，滴定后俯视
C．滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失  
D．滴定时摇动锥形瓶，瓶中的液滴溅出．

Answer 1

分析 （1）利用酸性KMnO₄溶液的强氧化性将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，而KMnO₄溶液被还原成锰离子，结合得失电子守恒和电荷守恒及原子守恒书写；
（2）量筒刻度从下到上增大，滴定管刻度0刻度在上，从上到下增大，且最大刻度以下没有刻度，以此解答该题；
（3）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，故KMnO₄溶液应装在酸式滴定管中；KMnO₄溶液呈紫色，滴入最后一滴Na₂C₂O₄溶液，紫色褪去，说明滴定到终点；
②依据滴定消耗的Na₂C₂O₄结合得失电子守恒计算剩余高锰酸钾的量，再根据高锰酸钾和亚硫酸根离子反应的定量关系计算得到；
（4）A．未用Na₂C₂O₄标准液润洗滴定管，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏大；  
B．滴定前仰视盛有Na₂C₂O₄溶液的滴定管，滴定后俯视，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏小；
C．滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏大；
D．滴定时摇动锥形瓶，瓶中的液滴溅出，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏小．

解答 解：（1）该反应原理为酸性KMnO₄溶液的强氧化性将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，而KMnO₄溶液被还原成锰离子，离子方程式为：5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O，故答案为：5SO₃^2-+2MnO₄^-+6H⁺=5SO₄^2-+2Mn²⁺+3H₂O；
（2）量筒小刻度在下，A与B，B与C刻度间相差10mL，刻度A为30，则刻度B为20，AB间每一小格为2mL，则量筒中液体的体积为22.0mL；
滴定管刻度0刻度在上，从上到下增大，图Ⅱ表示25mL滴定管中液面的位置．如果液面处的读数是a，且最大刻度以下没有刻度，则滴定管中液体的体积一定大于（25-a） mL，
故答案为：22.0；D；
（3）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，故KMnO₄溶液应装在酸式滴定管中；KMnO₄溶液呈紫色，滴入最后一滴Na₂C₂O₄溶液，紫色褪去，说明滴定到终点，故答案为：酸；紫色褪去且半分钟不恢复；
②用C₂mol/L草酸钠（Na₂C₂O₄）溶液滴定过量的KMnO₄，至滴定终点时用去Na₂C₂O₄溶液V₂mL，根据得失电子守恒，则剩余高锰酸钾物质的量为$\frac{C{\;}_{2}V{\;}_{2}×10{\;}^{-3}×2}{7-2}$mol，所以与亚硫酸钠溶液反应消耗的高锰酸钾溶液为C₁V₁×10^-3mol-$\frac{C{\;}_{2}V{\;}_{2}×10{\;}^{-3}×2}{7-2}$mol，依据反应的离子方程式：
     2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，
        2             5
C₁V₁×10^-3mol-$\frac{C{\;}_{2}V{\;}_{2}×10{\;}^{-3}×2}{7-2}$mol      $\frac{5}{2}$×（C₁V₁×10^-3mol-$\frac{C{\;}_{2}V{\;}_{2}×10{\;}^{-3}×2}{7-2}$mol）=10^-3×（2.5C₁V₁-C₂V₂）mol  
故答案为：10^-3×（2.5C₁V₁-C₂V₂）；
（4）A．未用Na₂C₂O₄标准液润洗滴定管，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏大，所以计算出剩余高锰酸钾物质的量也就偏大，则与亚硫酸根离子反应的高锰酸钾偏小，导致测得的Na₂SO₃的物质的量偏小，故A错误；  
B．滴定前仰视盛有Na₂C₂O₄溶液的滴定管，滴定后俯视，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏小，所以计算出剩余高锰酸钾物质的量也就偏小，则与亚硫酸根离子反应的高锰酸钾偏大，导致测得的Na₂SO₃的物质的量偏大，故B正确；
C．滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后消失，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏大，所以计算出剩余高锰酸钾物质的量也就偏大，则与亚硫酸根离子反应的高锰酸钾偏小，导致测得的Na₂SO₃的物质的量偏小，故C错误；
D．滴定时摇动锥形瓶，瓶中的液滴溅出，则导致滴定时消耗Na₂C₂O₄体积偏小，所以计算出剩余高锰酸钾物质的量也就偏小，则与亚硫酸根离子反应的高锰酸钾偏大，导致测得的Na₂SO₃的物质的量偏大，故B正确；  
故选：BD．

点评 本题考查物质组成的推断，为高频考点，把握滴定法测定离子的浓度及误差分析为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度不大．