Question

8．溶液中的離子反應
（1）某化學興趣小組為了測定某草酸晶體的純度設計了如下實驗．化學反應如下：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，實驗主要步驟如下：
Ⅰ．稱取2.80g草酸晶體（H₂C₂O₄•2H₂O）配成100ml草酸溶液
Ⅱ．取25.00ml草酸溶液于錐形瓶中，加入適量稀硫酸，用0.1000mol•L^-1酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗KMnO₄溶液20.00ml
根據(jù)步驟Ⅱ請回答：
①高錳酸鉀溶液應盛裝于甲（如圖，填“甲”或“乙”）滴定管．
②滴定到達終點的判斷標志是：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紫色，且30s內(nèi)紅色不褪去
③該草酸晶體的質(zhì)量分數(shù)為：90%
④下列造成草酸晶體質(zhì)量分數(shù)偏高的是BC
A、滴定終點讀數(shù)時俯視  B、滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失C、潤洗錐形瓶 D、滴定過程中加入少量蒸餾水沖洗瓶壁
（2）在25℃下，將一定濃度的氨水與0.018mol/L的硫酸等體積混合，反應后的溶液中c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）．按要求回答下列問題：反應后的溶液呈中性（填“酸”、“中”或“堿”），此時溶液中c（NH₄⁺）=0.018mol•L^-1c（NH₃•H₂O）=1.0×10^-4mol•L^-1．已知：K_b（NH₃•H₂O）=1.8×10^-5．

Answer 1

分析 （1）①KMnO₄溶液具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，應裝在酸式滴定管中；
②草酸反應完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)榧t色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點；
③由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$V（KMnO₄）•c（KMnO₄），然后求出草酸的質(zhì)量和質(zhì)量分數(shù)；
④由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{c（KMn{O}_{4}）×V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，據(jù)此分析判斷；
（2）由電荷守恒式c（H⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）及信息中c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）分析溶液的酸堿性，c（SO₄^2-）=$\frac{0.018mol/L×V}{2V}$=0.009mol/L，K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$．

解答 解：（1）①KMnO₄溶液具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，應裝在酸式滴定管中，甲為酸式滴定管，故答案為：甲；
②高錳酸鉀本身有顏色，故不需要另加指示劑，草酸反應完畢，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紫色，紅色30s內(nèi)不褪去，說明滴定到終點，
故答案為：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液變?yōu)闇\紫色，且30s內(nèi)紅色不褪去；
③由關(guān)系式 2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知，n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.1000mol•L^-1×0.0200L=0.005mol，則100mL草酸溶液中草酸物質(zhì)的量0.005mol×$\frac{100}{25}$=0.02mol，草酸晶體的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.02mol×126g/mol}{2.80g}$×100%=90%，
故答案為：90%．
④由關(guān)系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{c（KMn{O}_{4}）×V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，
A．讀取KMnO₄溶液體積時，滴定前平視，滴定結(jié)束后俯視讀數(shù)，導致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏小，測定的測定草酸的濃度偏低，故A不符合；
B．滴定管內(nèi)在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，導致酸性高錳酸鉀溶液的體積讀數(shù)偏大，測定的草酸濃度偏高，故B符合；
C．錐形瓶用蒸餾水洗凈后潤洗，導致草酸的物質(zhì)的量增加，所用高錳酸鉀的體積增大，測定的草酸濃度偏高，故C符合；
D．滴定過程中加入少量蒸餾水沖洗瓶壁，對草酸的物質(zhì)的量無影響，所用高錳酸鉀體積不變，對測定草酸濃度無影響，故D不符合；
故選BC；
（2）由電荷守恒式c（H⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）、c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）可知，c（H⁺）=c（OH^-），溶液為中性，
c（SO₄^2-）=$\frac{0.018mol/L×V}{2V}$=0.009mol/L，c（NH₄⁺）=0.018mol/L，
K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$，則c（NH₃•H₂O）=$\frac{0.018×1×1{0}^{-7}}{1.8×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-4mol/L，
故答案為：中；0.018；1.0×10^-4．

點評 本題考查氧化還原滴定原理、酸堿混合的計算，難度中等，理解實驗原理、溶液中的電離守恒、電離平衡常數(shù)的計算即可解答，是對知識的綜合運用，需要學生具備扎實的基礎知識與運用知識分析問題、解決問題的能力．