Question

茶葉中含有多種有益于人體健康的有機成分及鈣、鐵等微量金屬元素，某化學研究性學習小組設計方案用以測定某品牌茶葉中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)并檢驗鐵元素的存在（已知CaC₂O₄為白色沉淀物質(zhì)）．首先取200g茶葉樣品焙燒得灰粉后進行如圖1操作：

請回答下列有關問題：
（1）文獻資料顯示，某些金屬離子的氫氧化物完全沉淀的pH為：

離子	Ca2+	Fe3+
完全沉淀時的pH	13	4.1

實驗前要先將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉，其主要目的是

 

．
（2）寫出從濾液A→沉淀D的離子反應方程式

 

．
（3）為保證實驗精確度，沉淀D及E需要分別洗滌，并將洗滌液轉移回母液中，試判斷沉淀D已經(jīng)洗滌干凈的方法是

 

．
（4）用KMnO₄標準溶液滴定C溶液時所發(fā)生的反應為：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
現(xiàn)將濾液C稀釋至500mL，再取其中的25.00mL溶液，用硫酸酸化后，用0.10mol?L^-1的KMnO₄標準溶液滴定，終點時消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①此步操作過程中需要用到下列哪些儀器（圖2）（填寫序號）

 

；
②達到滴定終點時，溶液的顏色變化是

 

．
③滴定到終點，靜置后，如圖3讀取KMnO₄標準溶液的刻度數(shù)據(jù)，則測定的鈣元素含量將

 

 （填“偏高”、“偏低”、“無影響”）．
（5）原茶葉中鈣元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

．
（6）可以通過檢驗濾液A來驗證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，所加試劑及實驗現(xiàn)象是

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量,性質(zhì)實驗方案的設計

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉，可以將有機物完全分解
（2）濾液A中含有鐵離子，鐵離子與氨水反應生成氫氧化鐵沉淀，注意一水合氨為弱電解質(zhì)，需要保留分子式；
（3）若氫氧化鐵沉淀沒有洗滌干凈，氫氧化鐵中會混有鈣離子，可以使用碳酸鈉溶液檢驗；
（4）①根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液方法及滴定操作方法選擇使用的儀器；
②根據(jù)滴定結束前溶液為為無色，滴定結束時高錳酸鉀溶液溶液過量進行解答；
③俯視液面導致滴定管中讀數(shù)偏小，讀出的高錳酸鉀溶液體積偏小，計算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏大，測定結果偏高；
（5）根據(jù)滴定消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量計算出與鈣離子反應剩余的草酸根離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)醋酸銨的總的質(zhì)量及樣品質(zhì)量計算出鈣離子的質(zhì)量分數(shù)，注意滴定體積與樣品體積的關系；
（6）根據(jù)檢驗鐵離子遇到硫氰根離子溶液顯示紅色進行解答．

解答： 解：（1）為了使檢測更準確，需要將茶葉燒成灰粉，將樣品中的有機物完全分解，
故答案為：使樣品中的有機物完全分解；
（2）濾液中含有鐵離子，鐵離子與氨水反應生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）檢驗氫氧化鐵沉淀中是否洗滌干凈，可以通過檢驗氫氧化鐵中是否混有鈣離子進行判斷，方法為：向最后一次洗滌少許與試管中，滴加碳酸鈉溶液，若無沉淀產(chǎn)生，說明洗滌干凈，
故答案為：向最后一次洗滌少許與試管中，滴加碳酸鈉溶液，若無沉淀產(chǎn)生，說明洗凈；
（4）①將濾液C稀釋至500mL時需要使用到容量瓶，滴定操作中需要使用滴定管和錐形瓶，即B、C、D正確，
故答案為：B、C、D；
②滴定結束之前溶液為無色，滴定結束時高錳酸鉀溶液過量，溶液變?yōu)樽仙�，所以滴定終點顏色變化為：無色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色，
故答案為：無色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色；
③滴定到終點，靜置后，如圖3讀取KMnO₄標準溶液的刻度數(shù)據(jù)，導致讀數(shù)偏低，計算出的消耗的高錳酸鉀溶液體積偏小，計算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏大，則測定的鈣元素含量將偏高，
故答案為：偏高；
（5）7.44g草酸銨的物質(zhì)的量為：

7.44g

124g/mol

=0.06mol，根據(jù)反應5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O可知與鈣離子反應的草酸根離子的物質(zhì)的量為：0.06mol-

5

2

×（0.10mol?L^-1×0.01L）×

500mL

25mL

=0.01mol，根據(jù)化學式CaC₂O₄可知鈣離子的物質(zhì)的量為0.01mol，所以樣品中鈣離子的質(zhì)量分數(shù)為：

40g/mol×0.01mol

200g

×100%=0.2%，
故答案為：0.2%；
（6）濾液A中含有鐵離子，可以通過檢驗濾液A來驗證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，方法為：取少量的濾液A，滴入硫氰化鉀溶液，溶液變成紅色，證明溶液中存在鐵離子，也證明離子茶葉中含有鐵元素，
故答案為：KSCN溶液，溶液呈紅色．

點評：本題考查了探究茶葉中鐵元素、鈣元素的含量的方法及性質(zhì)實驗方案的設計，題目難度較大，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設計方法，明確探究物質(zhì)組成及含量的方法，試題培養(yǎng)了學生靈活應用所學知識解決實際問題的能力．