Question

3．（1）小明在做“研究温度对反应速率的影响”实验时，他取了两只试管，均加入4mL 0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和2mL 0.1mol/L  H₂C₂O₄（乙二酸）溶液，振荡，A试管置于热水中，B试管置于凉水中，记录溶液褪色所需的时间．
①需要用硫酸来酸化KMnO₄溶液，褪色所需时间t_A＜t_B（填“＞”、“=”或“＜”）．
②写出该反应的离子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（2）实验室有瓶混有泥沙的乙二酸样品，小明利用这个反应的原理来测定其含量，操作为：
①配制250mL溶液：准确称量5.0g乙二酸样品，配成250mL溶液．
②滴定：准确量取25.00mL所配溶液于锥形瓶中，加少量酸酸化，将0.1000mol•L^-1KMnO₄溶液装入酸式（填“酸式”或“碱式”）滴定管，进行滴定操作．在实验中发现，刚滴下少量KMnO₄溶液时，溶液迅速变成紫红色．将锥形瓶摇动一时间后，紫红色慢慢消失；再继续滴加时，紫红色就很快褪色了．请解释原因：反应中生成的锰离子具有催化作用，所以随后褪色会加快．当当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化，证明达到滴定终点．
③计算：再重复上述操作2次，记录实验数据如下．

序号	滴定前读数（mL）	滴定后读数（mL）
1	0.00	20.10
2	1.00	20.90
3	0.00	22.10

则消耗KMnO₄溶液的平均体积为20.00mL，已知H₂C₂O₄的相对分子质量为90，则此样品的纯度为90.00%．
④误差分析：下列操作会导致测定结果偏高的是ACD．
A 未用标准浓度的酸性KMnO4溶液润洗滴定管
B 滴定前锥形瓶有少量水
C 滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后气泡消失
D不小心将少量酸性KMnO₄溶液滴在锥形瓶外
E．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视．

Answer 1

分析 （1）①高锰酸钾具有强氧化性，要酸化高锰酸钾溶液需要选用无还原性的酸，温度越高反应速率越快，则褪色时间越短；
②酸性条件下，高锰酸根离子能氧化草酸生成二氧化碳，自身被还原生成锰离子，同时生成水；
（2）②酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，锰离子有催化作用而导致反应速率加快，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化，证明达到终点；
③平均值等于消耗高锰酸钾的总体积与次数的比值，根据高锰酸钾和草酸之间的关系式计算；
④根据c=$\frac{n}{V}$判断不当操作对n或V的影响判断．

解答 解：（1）①高锰酸钾具有强氧化性，要酸化高锰酸钾溶液需要选用无还原性的酸，一般选稀硫酸；
温度越高反应速率越快，则褪色时间越短，所以褪色所需时间t_A＜t_B，
故答案为：硫酸；＜；
②酸性条件下，高锰酸根离子能氧化草酸生成二氧化碳，自身被还原生成锰离子，同时生成水，发生的离子反应方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（2）②酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以酸性高锰酸钾溶液应该盛放在酸式滴定管中，高锰酸根离子被还原生成的锰离子有催化作用而导致反应速率加快，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化，证明达到终点，
故答案为：酸式；反应中生成的锰离子具有催化作用，所以随后褪色会加快；当滴入最后一滴高锰酸钾溶液，锥形瓶内的颜色恰好变成紫红色且半分钟不变化；
③第三次消耗体积与第一次和第二次相差较大，所以要舍去，则消耗KMnO₄溶液的平均体积=$\frac{（20.10-0.00）+（20.90-1.00）}{2}$mL=20.00mL，
设样品的纯度为x，
5H₂C₂O₄ +2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
450g    2mol
5.0x×$\frac{1}{10}$g （0.1×0.020）mol
x=$\frac{0.1×0.020×450}{2×5.0×0.1}$×100%=90.00%，
故答案为：20.00；90.00%；
④A．酸式滴定管水洗后未用待测液润洗，会导致酸性高锰酸钾浓度偏小，需要高锰酸钾体积偏大，测定值偏大，故A正确；
B．锥形瓶内有水，不影响测定结果，故B错误；
C．定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失，会导致测定高锰酸钾体积偏大，测定值偏大，故C正确；
D．不小心将少量酸性KMnO₄溶液滴在锥形瓶外，会导致测定高锰酸钾体积偏大，测定值偏大，故D正确；
E．观察读数时，滴定前仰视，滴定后俯视，导致测定高锰酸钾体积偏小，测定值偏小，故E错误；
故答案为：ACD．

点评 本题考查了探究物质的组成及其含量的测定，题目难度较大，明确实验目的为解答关键，注意掌握实验基本方法，能会分析导致误差的不当操作，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．