Question

2．定量分析是化學實驗中重要的組成部分．
Ⅰ．中和熱的測定：
（1）在實驗室中，用50mL 0.40mol/L的鹽酸與50mL 0.50mol/L的NaOH溶液反應測定和熱．假設此時溶液密度均為1g/cm³，生成溶液的比容熱c=4.18J/（g•℃），實驗起始溫度為T₁℃，終止溫度為T₂℃，請寫出中和熱的計算式
（寫出最后結果）△H=-20.9（T₂-T₁）KJ/mol．
（2）1L1mol/LH₂SO₄溶液與2L1mol/LNaOH溶液完全反應，放出114.6kJ的熱量．請寫出表示該反應中和熱的熱化學方程式$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l）△H=-57.3kJ/mol．
Ⅱ．氧化還原滴定實驗與中和滴定類似．為測定某H₂C₂O₄溶液的濃度，取該溶液于錐形瓶中，加入適量稀H₂SO₄后，用濃度為c mol/L KMnO₄標準溶液滴定．
（1）滴定原理為：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O（用離子方程式表示）．
（2）滴定時，KMnO₄溶液應裝在酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管中，達到滴定終點時的顏色變化為溶液由無色變?yōu)樽仙��?br />（3）如圖表示50mL滴定管中液面的位置，此時滴定管中液面的讀數(shù)為21.40mL．
（4）為了減小實驗誤差，該同學一共進行了三次實驗，假設每次所取H₂C₂O₄溶液體積均為VmL，三次實驗結果記錄如表：

實驗次數(shù)	第一次	第二次	第三次
消耗KMnO4溶液體積/mL	26.32	24.02	23.98

從上表可以看出，第一次實驗中記錄消耗KMnO₄溶液的體積明顯多于后兩次，其原因可能是CD
A．實驗結束時俯視刻度線讀取滴定終點時KMnO₄溶液的體積
B．滴加KMnO₄溶液過快，未充分振蕩，剛看到溶液變色，立刻停止滴定
C．第一次滴定盛裝標準液的滴定管裝液前用蒸餾水清洗過，未用標準液潤洗，后兩次均用標準液潤洗
D．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗
（5）寫出計算H₂C₂O₄的物質的量濃度的最簡表達式：C=$\frac{60C}{V}$mol/L．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)Q=△H=m•c•△T計算反應熱，結合中和熱定義：在稀溶液中酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水放出的熱量解答；
（ 2 ）根據(jù)熱化學方程式中系數(shù)和焓變的關系來書寫熱化學方程式，注意中和熱為生成1mol水放出熱量；
Ⅱ．（1）H₂C₂O₄與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應，H₂C₂O₄被氧化成CO₂，KMnO₄被還原成Mn²⁺，根據(jù)電子得失守恒、質量守恒和電荷守恒來配平；
（2）KMnO₄具有強氧化性，會腐蝕橡膠管；滴定終點時溶液顏色無色變化為紫色且在30s內顏色不再恢復為原來顏色，證明反應達到終點；
（3）A與C刻度間相差1ml，說明每兩個小格之間是0.1mL，A處的刻度21，據(jù)此確定B的刻度，注意滴定管的上面數(shù)值小，下面數(shù)值大；
（4）根據(jù)所用過程判斷不當操作對相關物理量的影響判斷；
（5）根據(jù)化學方程式2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O計算H₂C₂O₄的濃度．

解答 解：I．（1）在實驗室中，用50mL 0.40mol/L的鹽酸與50mL 0.50mol/L的NaOH溶液反應，二者反應生成水物質的量為0.02mol，放出的熱量Q=△H=m•c•△T，則反應熱為：△H=-4.18J/（g•℃）×100mL×1g/cm³（T₂-T₁），在稀溶液中酸與堿發(fā)生中和反應生成1mol水放出的熱量為中和熱，則中和熱的計算公式為：△H=-4.18J/（g•℃）×100mL×1g/cm³（T₂-T₁）÷0.02mol，即△H=-20.9（T₂-T₁）；
故答案為：-20.9（T₂-T₁）；
（2）根據(jù)稀1L 1mol/L H₂SO₄溶液與2L 1mol/L NaOH溶液完全反應，放出114.6kJ的熱量的熱化學方程式為：H₂SO₄（aq）+2NaOH（aq）=Na₂SO₄（aq）+2H₂O（l），△H=-114.6kJ/mol，
表示該反應中和熱的熱化學方程式為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l），△H=-57.3kJ/mol，
故答案為：$\frac{1}{2}$H₂SO₄（aq）+NaOH（aq）=$\frac{1}{2}$Na₂SO₄（aq）+H₂O（l），△H=-57.3kJ/mol；
Ⅱ（1）H₂C₂O₄與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應，H₂C₂O₄被氧化成CO₂，KMnO₄被還原成Mn²⁺，反應的離子方程式為：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案為：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（2）因為KMnO₄具有強氧化性，會腐蝕橡膠管，故應用酸式滴定管盛裝；KMnO₄溶液呈紫色，草酸反應完畢，當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液時，溶液由無色變?yōu)樽仙�，且半分鐘內不褪色，即達滴定終點；
故答案為：酸式；當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液時，溶液由無色變?yōu)樽仙�，且半分鐘內不褪色�?br />（3）A與C刻度間相差1ml，說明每兩個小格之間是0.10mL，A處的刻度為21，A和B之間是四個小格，所以相差0.40mL，則B是21.40mL；
故答案為：21.40；
（4）A．實驗結束時俯視刻度線讀取滴定終點時KMnO₄溶液的體積，液面偏高，讀數(shù)偏小，導致KMnO₄體積偏小，故A錯誤；
B．滴加KMnO₄溶液過快，未充分振蕩，剛看到溶液變色，導致KMnO₄體積偏小，故B錯誤；
C．第一次滴定盛裝標準液的滴定管裝液前用蒸餾水清洗過，未用標準液潤洗，后兩次均用標準液潤洗，KMnO₄濃度偏小，導致KMnO₄體積偏大，故C正確；
D．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗，潤洗錐形瓶導致草酸的物質的量偏大，導致KMnO₄體積偏大，故D正確；
故選：BD；
（5）從上表可以看出，第一次實驗中記錄消耗KMnO₄溶液的體積明顯多于后兩次，應舍棄，則消耗標準液的體積為：$\frac{24.02+23.98}{2}$=24mL；
依據(jù)滴定原理：6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 可知：
6H⁺+2MnO₄^-+5H₂C₂O₄═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O 
           2                5
         c×24mL       C×VmL
2：c×24mL=5：C×VmL  解得C=$\frac{60c}{V}$mol/L；
故答案為：$\frac{60c}{V}$mol/L．

點評 本題考查了熱化學方程式的書寫，中和熱的測定，以物質含量為背景考查氧化還原滴定與計算，難度中等，注意實驗原理的掌握，滴定管結構與使用等，注意中和熱的概念．