Question

18．某化学兴趣小组为了测定某草酸晶体的纯度及硫酸酸化的高锰酸钾溶液与草酸（H₂C₂O₄）溶液反应的化学反应速率大小的影响因素，设计了如下实验．化学反应如下：
KMnO₄+H₂C₂O₄+H₂SO₄-K₂SO₄+MnSO₄+CO₂↑+H₂O（未配平）  实验主要步骤如下：
Ⅰ．称取2.80g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）配成100ml草酸溶液
Ⅱ．取25.00ml草酸溶液于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，用0.1000mol•L^-1酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗KMnO₄溶液20.00ml
Ⅲ．测定化学反应速率．
（1）根据步骤Ⅱ请回答：
①完成酸性高锰酸钾溶液和H₂C₂O₄（已知草酸为弱酸）溶液反应的离子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
②高锰酸钾溶液应盛装于甲（如图，填“甲”或“乙”）滴定管．
③滴定到达终点的判断标志是：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈紫红（微红）色且半分钟不褪色．
④该草酸晶体的质量分数为：90%
⑤下列造成草酸晶体质量分数偏高的是BC
A、滴定终点读数时俯视  B、滴定前有气泡，滴定后气泡消失
C、润洗锥形瓶          D、滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗瓶壁
（2）取3支大小规格相同的试管，向试管中分别加入2mL 0.1mol．L^-1酸性KMnO₄ 溶液，将其中一支试管放入冰水中，另一支试管放入80℃的热水中，第3支试管置于室温下（25℃）．再向试管中同时加入2mL 0.1mol．L^-1H₂C₂O₄．请回答下列问题：
①第3支试管置于室温下（25℃），有什么作用？对照
②放在冰水中的试管在10秒时刚好反应完全，则用KMnO₄表示的化学反应速率为v（KMnO₄）=0.002mol•L^-1•s^-1．

Answer 1

分析 （1）①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，根据氧化还原反应得失电子守恒配平反应方程式；
②KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应装在酸式滴定管中；
③草酸反应完毕，滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈紫红（微红）色且半分钟不褪色，说明达到终点；
④由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄计算，注意溶液体积变化；
⑤由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{C（KMn{O}_{4}）•V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，据此分析判断；
（2）①改变条件后与原条件进行对比；
②根据V=$\frac{△C}{△t}$计算，注意判断过量．

解答 解：（1）①酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化草酸根离子生成二氧化碳，同时自身被还原生成二价锰离子，离子反应方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=1OCO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
②KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应装在酸式滴定管中，甲为酸式滴定管，故答案为：甲；
③高锰酸钾本身有颜色，故不需要另加指示剂，草酸反应完毕，滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈紫红（微红）色且半分钟不褪色，说明达到终点，
故答案为：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈紫红（微红）色且半分钟不褪色，说明达到终点；
④由关系式    2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知
               2           5
   0.1000mol•L^-1×0.0200L   n
   n=0.005mol
 100mL草酸溶液中草酸物质的量0.005mol×$\frac{100}{25}$=0.02mol
 草酸晶体的质量分数=$\frac{0.02mol×126g•mo{l}^{-1}}{2.80g}$×100%=90%；
故答案为：90%；
⑤由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）═$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{C（KMn{O}_{4}）•V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，
A．读取KMnO₄溶液体积时，滴定前平视，滴定结束后俯视读数，导致酸性高锰酸钾溶液的体积读数偏小，测定的测定草酸的浓度偏低，故A不符合；
B．滴定管内在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，导致酸性高锰酸钾溶液的体积读数偏大，测定的草酸浓度偏高，故B符合；
C．锥形瓶用蒸馏水洗净后润洗，导致草酸的物质的量增加，所用高锰酸钾的体积增大，测定的草酸浓度偏高，故C符合；
D．滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗瓶壁，对草酸的物质的量无影响，所用高锰酸钾体积不变，对测定草酸浓度无影响，故D不符合；
故选BC；
（2）①实验的目的是看温度对反应速率的影响，故需与常温进行对照，故答案为：对照；
②试管中加入2mL 0.1mol．L^-1酸性KMnO₄ 溶液，再向试管中同时加入2mL 0.1mol．L^-1H₂C₂O₄，根据关系式：2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知高锰酸钾过量，反应完全时，
2KMnO₄ ～5H₂C₂O₄
2              5
△n（KMnO₄）     0.1mol•L^-1×2×10^-3L                       
△n（KMnO₄）=$\frac{0.1mol•{L}^{-1}×2×1{0}^{-3}L×2}{5}$=0.08×10^-3mol 
混合后△c（KMnO₄）=$\frac{0.08×1{0}^{-3}mol}{（2+2）×1{0}^{-3}L}$=0.02mol/L，v（（KMnO₄）=$\frac{△C}{△t}$=$\frac{0.02mol•{L}^{-1}}{10s}$0.002mol/（L•s），故答案为：0.002mol/（L•s）．

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，特别注意最后的一道计算题，要对过量问题进行判断，很容易出错．