Question

某同學從網(wǎng)絡上了解到菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽，想用實驗驗證這一事實并檢測草酸鹽含量．查閱資料得知：草酸（H₂C₂O₄）是酸性強于醋酸的二元有機酸，并具有較強的還原性．如2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，草酸鈣（CaC₂O₄）不溶于水和醋酸，能溶于強酸．
（1）該學生將菠菜研磨成汁、熱水浸泡、過濾得到澄清溶液A，分析實驗中不能使用灼燒、浸取的方法從菠菜中分離草酸鹽的原因：

 

．
（2）設計實驗方案驗證菠菜中含有草酸鹽和碳酸鹽，補充完成實驗步驟、預期現(xiàn)象和結論．
限選試劑：0.1mol?L^-1 H₂SO₄、0.1mol?L^-1 HCl、0.1mol?L^-1 NaOH、1mol?L^-1 CaCl₂、0.01mol?L^-1 KMnO₄、澄清石灰水．

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：調節(jié)溶液A至弱堿性，滴加足量CaCl2溶液．	出現(xiàn)白色沉淀，說明菠菜中   ．
步驟2：取步驟1的沉淀于試管中，加入足量   ，將產生的氣體通入澄清石灰水中．
步驟3：向步驟2得到的溶液中滴加幾滴   ．

（3）欲準確測定菠菜中草酸鹽含量，回答有關問題：
①操作：取m g菠菜樣品，將其中草酸鹽轉化為CaC₂O₄沉淀分離出來，用鹽酸溶解后，溶液轉入

 

中加水配制成100mL溶液．每次用

 

移取25.00mL該溶液，用0.0100mol?L^-1KMnO₄標準溶液滴定，平均消耗標準溶液V mL．
②計算：菠菜中草酸鹽（以C₂O₄^2-計）的質量分數(shù)為（只列式不計算．C₂O₄^2-的化學式量為88）

 

．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）根據(jù)草酸的不穩(wěn)定性和還原性分析；
（2）草酸鈣和碳酸鈣均為不溶于水的白色固體，步驟1中出現(xiàn)白色沉淀，說明菠菜中至少含有C₂O₄^2-、CO₃^2-中的一種或兩種皆有；步驟2的目的是驗證菠菜中含有碳酸鹽，選用稀鹽酸溶解沉淀，方法是：加入足量0.1 mol?L^-1 HCl，將產生的氣體通入足量澄清石灰水中，現(xiàn)象是沉淀溶解，澄清石灰水變渾濁，說明菠菜中含有碳酸鹽；步驟3操作目的是驗證草酸鹽的存在，利用草酸鹽具有還原性，方法是；向步驟2得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄，現(xiàn)象是溶液紫紅色褪去，說明菠菜中含有草酸鹽；
（3）①配制一定物質的量濃度的溶液用到容量瓶；草酸顯示酸性，需要使用酸式滴定管量取草酸溶液；
②根據(jù)反應方程式計算出草酸的物質的量，再求出菠菜樣品中草酸的質量分數(shù)．

解答： 解：（1）草酸具有不穩(wěn)定性，受熱易分解，草酸具有還原性，易被氧化劑氧化，故分析實驗中不能使用灼燒、浸取的方法從菠菜中分離草酸鹽，
故答案為：草酸具有較強的還原性，灼燒時不能穩(wěn)定存在；
（2）草酸鈣和碳酸鈣均為不溶于水的白色固體，步驟1中出現(xiàn)白色沉淀，說明菠菜中至少含有C₂O₄^2-、CO₃^2-中的一種或兩種皆有；步驟2的目的是驗證菠菜中含有碳酸鹽，選用稀鹽酸溶解沉淀，方法是：加入足量0.1 mol?L^-1 HCl，將產生的氣體通入足量澄清石灰水中，現(xiàn)象是沉淀溶解，澄清石灰水變渾濁，說明菠菜中含有碳酸鹽；步驟3操作目的是驗證草酸鹽的存在，利用草酸鹽具有還原性，方法是；向步驟2得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄，現(xiàn)象是溶液紫紅色褪去，說明菠菜中含有草酸鹽，
故答案為：

實驗步驟	預期現(xiàn)象和結論
步驟1：調節(jié)溶液A至弱堿性，滴加足量CaCl2溶液．	出現(xiàn)白色沉淀，說明菠菜中 至少含有C2O42-、CO32-中的一種或兩種皆有．
步驟2：取步驟1的沉淀于試管中，加入足量 0.1 mol?L-1 HCl，將產生的氣體通入澄清石灰水中．	澄清石灰水變渾濁，說有菠菜中含有CO32-
步驟3：向步驟2得到的溶液中滴加幾滴 0.01 mol?L-1 KMnO4．	高錳酸鉀紫色褪去，說明菠菜中含有C2O42-

（3）①配制100mL溶液需要100mL容量瓶；草酸（H₂C₂O₄）是酸性強于醋酸的二元有機酸，量取草酸溶液選用酸式滴定管，
故答案是：100mL容量瓶； 酸式滴定管；
②取m g菠菜樣品，將其中草酸鹽轉化為 CaC₂O₄ 沉淀分離出來，用鹽酸溶解后，溶液轉入100mL容量瓶中加水配制成100mL溶液．每次移取25.00mL該溶液，用0.0100mol?L^-1KMnO₄標準溶液滴定，平均消耗標準溶液V mL，依據(jù)反應的離子方程式計算草酸物質的量為x：
    5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
     5        2
     x      0.0100mol/L×V×10^-3L
x=

5×0.0100mol/L×V×10-3L

2

菠菜中草酸鹽（以C₂O₄^2-）的質量分數(shù)為：

0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol

2×25mL×mg

×100%；  
故答案是：

0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol

2×25mL×mg

×100%．

點評：本題考查了物質性質的實驗設計和實驗分析判斷，定量測定實驗的設計和計算應用，掌握實驗基礎和物質性質是解題關鍵，題目難度中等．