Question

11．磷化铝（AlP）通常可作为一种广谱性熏蒸杀虫剂，吸水后会立即产生高度的PH₃气体（熔点为-132℃，还原性强）．卫生安全标准规定，当粮食中磷化物（以PH₃计）的含量不超过0.05mg•kg^-1时，粮食质量合格；反之，粮食质量不合格．某化学兴趣小组的同学通过下列方法对粮食中残留的磷化物含量进行了研究．
【操作流程】
安装吸收装置→PH₃的产生与吸收→转移KMnO₄吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定．
【实验装置】

已知C中盛有100g原粮，E中盛有20.00mL1.13×10^-3mol•L^-1KMnO₄溶液（H₂SO₄酸化）．请回答下列问题：
（1）仪器D的名称是直行冷凝管．
（2）B中盛装焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是吸收空气中的O₂，防止氧化装置C中生成的PH₃，则A中盛装KMnO₄溶液的作用是除去空气中的还原性气体，避免影响实验结果．
（3）通入空气的作用是保证生成的PH₃全部被酸性KMnO₄溶液吸收．
（4）已知PH₃被氧化成磷酸，则E中发生反应的离子方程式为5PH₃+8MnO₄^-+24H⁺=5H₃PO₄+8Mn²⁺+12H₂O．
（5）收集E中吸收液，加水稀释至250mL，取25.00mL于锥形瓶中，用5.0×10^-4mol•L^-1的Na₂SO₃标准溶液滴定剩余的KMnO₄溶液，消耗Na₂SO₃标准溶液11.00mL，则该原粮中磷化物（以PH₃计）的含量为0.13mg•kg^-1，该原粮质量是否合格？不合格（填“合格”或者“不合格”）．

Answer 1

分析 安装吸收装置→PH₃的产生与吸收→转移KMnO₄吸收溶液→亚硫酸钠标准溶液滴定，已知C中盛有100g原粮，E中盛有20.00mL1.13×10^-3mol•L^-1KMnO₄溶液（H₂SO₄酸化），吸收生成的PH₃，B中盛装焦性没食子酸的碱性溶液，其作用是吸收空气中的O₂，防止氧化装置C中生成的PH₃，A中盛装KMnO₄溶液的作用除去空气中的还原性气体，
（1）装置中D为直行冷凝管；
（2）高锰酸钾具有氧化性可以吸收还原性气体；
（3）通入空气吧生成的PH3全部赶入高锰酸钾溶液中吸收；
（4）PH₃被酸性高锰酸钾氧化成磷酸，高锰酸钾被还原为锰离子，结合电子守恒和电荷守恒、原子守恒配平书写；
（5）依据消耗的亚硫酸钠物质的量结合定量关系计算剩余高锰酸钾，计算吸收PH₃需要的高锰酸钾物质的量，进一步计算PH₃物质的量，得到PH₃含量．

解答 解：（1）装置中D为直行冷凝管，起到冷凝回流的作用，
故答案为：直行冷凝管；
（2）依据装置图中装置中的试剂选择分析判断，高锰酸钾溶液是强氧化剂可以吸收空气中的还原性气体；焦性没食子酸先和碱反应，再和氧气反应可以吸收氧气；若不吸收氧气，PH₃会在氧气中燃烧，
故答案为：除去空气中的还原性气体，避免影响实验结果；
（3）准确测定PH₃的含量，需要用高锰酸钾溶液全部吸收，避免产生较大误差，通入空气的作用是保证PH₃全部被吸收的措施；
故答案为：保证生成的PH₃全部被酸性KMnO₄溶液吸收；
（4）PH₃被酸性高锰酸钾氧化成磷酸，高锰酸钾被还原为锰离子，结合电子守恒和电荷守恒、原子守恒配平书写得到离子方程式为：5PH₃+8MnO₄^-+24H⁺=5H₃PO₄+8Mn²⁺+12H₂O，
故答案为：5PH₃+8MnO₄^-+24H⁺=5H₃PO₄+8Mn²⁺+12H₂O；
（5）收集E中吸收液，加水稀释至250mL，取25.00mL于锥形瓶中用浓度为5×10^-4mol/L Na₂SO₃标准溶液滴定剩余的KMnO₄溶液，消耗Na₂SO₃标准溶液11.00mL；依据滴定反应：2KMnO₄+5Na₂SO₃+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+5Na₂SO₄+3H₂O；2KMnO₄～5Na₂SO₃；未反应的高锰酸钾物质的量=0.0110L×5×10^-4mol/L×$\frac{2}{5}$×$\frac{250}{25}$=2.2×10^-5mol；与PH₃反应的高锰酸钾物质的量=1.13×10^-3mol/L×0.020L-2.2×10^-5mol=6.0×10^-7mol；根据反应 5PH₃+8KMnO₄+12H₂SO₄=5H₃PO₄+8MnSO₄+4K₂SO₄+12H₂O；得到定量关系为：5PH₃～8KMnO₄；计算得到PH₃物质的量=6.0×10^-7mol×$\frac{5}{8}$=3.75×10^-7mol；则PH₃的质量分数=$\frac{3.75×1{0}^{-7}×34g/mol}{0.1kg}$=0.1275mg/kg≈0.13mg/kg，当粮食中磷化物（以PH₃计）的含量不超过0.05mg•kg^-1时，粮食质量合格，所以该原粮质量不合格，
故答案为：0.13；不合格．

点评 本题以粮食中残留磷化氢的定量测定为命题背景，考查元素化合物知识氧化还原反应滴定及相关计算，综合考查了水解方程式的书写、非常规装置气密性的检验方法、实验原理的理解和定量测定的有关计算和误差分析等，题目难度中等．