Question

4．高锰酸钾是一种重要的化学试剂，其溶液不很稳定，在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，在中性或弱碱性溶液中分解速度很慢，见光分解速度加快．
（1）酸性条件下高锰酸钾溶液分解的离子方程式4 MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2 H₂O．
（2）请配平高锰酸钾溶液与草酸钠Na₂C₂O₄溶液在酸性条件下反应的离子方程式：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）该学习小组在获取了上述经验和结论以后，用稳定的物质草酸钠Na₂C₂O₄（相对分子质量134.0）来标定高锰酸钾溶液的浓度．他们准确称取1.340g纯净的草酸钠配成250mL溶液，每次准确量取25.00mL溶液酸化后用KMnO₄溶液滴定．
①高锰酸钾溶液应装在丙（填图中的仪器编号）．
②当逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色时可判定为滴定终点，消耗KMnO₄溶液体积为20.00mL（多次测定的平均值），则KMnO₄溶液的浓度为0.0200mol/L．（取3位有效数字）

Answer 1

分析 （1）由题目信息可知，高锰酸钾在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，同时会生成水，据此书写离子方程式；
（2）根据化合价升降方法，反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒、电荷守恒确定其它物质的系数；
（3）①高锰酸钾具有强氧化性，可以发生碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放；
②高锰酸钾为紫色溶液，逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色为达到滴定终点；令KMnO₄溶液的浓度为c，根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算．

解答 解：（1）由题目信息可知，高锰酸钾在酸性条件下会分解生成二氧化锰和氧气，同时会生成水，反应离子方程式为：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O，
故答案为：4MnO₄^-+4H⁺═4MnO₂↓+3O₂↑+2H₂O；
（2）反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒可知Mn²⁺系数为2、CO₂系数为10，根据电荷守恒可知H⁺系数为16，根据氢元素守恒可知H₂O系数为8，配平后离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，故答案为：2、5、16、2、10、8H₂O；
（3）①高锰酸钾具有强氧化性，可以发生碱式滴定管的橡皮管，故应用酸式滴定管盛放，故选择丙，故答案为：丙；
②高锰酸钾为紫色溶液，逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色为达到滴定终点，n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，则：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计
2mol 5mol
c×0.02L×10 0.01mol
所以2mol：5mol=c×0.02L×10：0.01mol
解得c=0.0200mol/L，
故答案为：逐滴滴入高锰酸钾溶液，当滴入最后一滴高锰酸钾溶液时，溶液由无色变为紫红色，且半分钟内不褪色；0.0200mol/L．

点评 本题考查氧化还原反应配平、氧化还原反应滴定应用、化学计算等，难度中等，注意把握实验的原理，需要学生具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力．