Question

【題目】我國國標推薦的食品藥品中Ca元素含量的測定方法之一：利用Na2C2O4將處理后的樣品中的Ca2＋沉淀，過濾洗滌，然后將所得CaC2O4固體溶于過量的強酸，最后使用已知濃度的KMnO4溶液通過滴定來測定溶液中Ca2＋的含量。針對該實驗中的滴定過程，回答以下問題：

(1)KMnO4溶液應該用________(填“酸式”或“堿式”)滴定管盛裝。

(2)寫出滴定過程中反應的離子方程式：_____________。

(3)滴定終點的顏色變化：溶液由________色變為________色。

(4)以下哪些操作會導致測定的結果偏高________(填字母編號)。

a．裝入KMnO4溶液前未潤洗滴定管

b．滴定結束后俯視讀數

c．滴定結束后，滴定管尖端懸有一滴溶液

d．滴定過程中，振蕩時將待測液灑出

(5)某同學對上述實驗方法進行了改進并用于測定某品牌的鈣片中的鈣元素(主要為CaCO3)含量，其實驗過程如下：取2.00 g樣品加入錐形瓶中，用酸式滴定管向錐形瓶內加入20.00 mL濃度為0.10 mol·L－1的鹽酸(鹽酸過量)，充分反應一段時間，用酒精燈將錐形瓶內液體加熱至沸騰，數分鐘后，冷卻至室溫，加入2～3滴酸堿指示劑，用濃度為0.10 mol·L－1的NaOH溶液滴定至終點，消耗NaOH溶液8.00 mL。[提示：Ca(OH)2微溶于水，pH較低時不會沉淀]

①為使現象明顯、結果準確，滴定過程中的酸堿指示劑應選擇_______(填“石蕊”、“甲基橙”或“酚酞”)溶液；

②此2.00 g鈣片中CaCO3的質量為________g。

Answer 1

【答案】酸式 2MnO4-+5H2C2O4+6H=2Mn+10CO2↑+8H2O 無 紫 ac 甲基橙 0.06

【解析】

(1)高錳酸鉀具有強氧化性，會腐蝕橡膠，根據中和滴定所需儀器判斷；

(2)在硫酸條件下，高錳酸鉀將C2O42-氧化為CO2，自身被還原為MnSO4，據此寫出反應的離子方程式；

(3)高錳酸鉀溶液本身有顏色，為紫色，在開始滴入含C2O42-溶液中時被還原，顏色消失，當達到滴定終點時，加入最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，據此判斷；

(4)分析不當操作對V(標準)的影響，根據c(待測)=判斷對結果的影響；

(5)碳酸鈣和鹽酸反應生成氯化鈣、二氧化碳和水，考慮二氧化碳溶于水，故要加熱煮沸，過量鹽酸用氫氧化鈉滴定，考慮氫氧化鈣的微溶性，應選擇在pH較低時變色的指示劑，根據滴定算出過量鹽酸，進而求得與碳酸鈣反應的鹽酸，根據方程式計算碳酸鈣的質量。

(1)高錳酸鉀具有強氧化性，會腐蝕橡膠，應放在酸式滴定管中，故答案為：酸式；

(2)高錳酸鉀具有強氧化性，在硫酸條件下將C2O42-氧化為CO2，自身被還原為Mn2+，離子方程式為：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，故答案為：2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O；

(3)高錳酸鉀溶液本身有顏色，為紫色，在開始滴入C2O42-中時被還原，顏色消失，當達到滴定終點時，加入最后一滴高錳酸鉀溶液顏色不褪去，溶液由無色變為淺紫色，且半分鐘內不褪色，故答案為：無；紫；

(4)a．滴定時，滴定管經水洗，蒸餾水洗后加入滴定劑高錳酸鉀溶液，造成標準液體被稀釋，濃度變稀，導致V(標準)偏大，根據c(待測)=可知，結果偏高，故a正確；b．滴定前平視，滴定后俯視，則所用標準液讀數偏小，根據c(待測)=可知，結果偏低，故b錯誤；c．滴定結束后，滴定管尖端懸有一滴溶液，造成V(標準)偏大，根據c(待測)=可知，結果偏高，故c正確；d．滴定過程中，振蕩時將待測液灑出，所用標準液V(標準)偏小，根據c(待測)=可知，結果偏低，故d錯誤；故答案為：ac；

(5)①根據題給信息，Ca(OH)2微溶于水，pH較低時不會沉淀出，甲基橙變色范圍為3.1～4.4，符合，石蕊變色不明顯，酚酞變色范圍為：8.2～10.0，pH較高，有氫氧化鈣沉淀生成，干擾滴定，故用甲基橙作指示劑，故答案為：甲基橙；

②中和滴定消耗鹽酸的物質的量=氫氧化鈉的物質的量=0.1mol/L×8mL=0.8mmol，則和碳酸鈣反應的鹽酸為：0.1mol/L×20mL-0.8mmol=1.2mmol=0.0012mol，

CaCO3 + 2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

100g 2mol

m 0.0012mol

m==0.06g，故答案為：0.06。