Question

為了測定含有H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄和K₂SO₄的試樣中各物質的質量分數，進行如下實驗：
①稱取6.0 g試樣，加水溶解，配成250 mL試樣溶液。
②用酸式滴定管量取25.00 mL試樣溶液放入錐形瓶中，并加入2～3滴酚酞試液，用0.2500 mol/L NaOH溶液滴定，消耗NaOH溶液20.00 mL。
③再取25.00 mL試樣溶液放入另一錐形瓶中，用0.1000 mol/L的酸性高錳酸鉀溶液滴定，消耗高錳酸鉀溶液16.00 mL。
回答下列問題：
（1）已知：0.10 mol/L KHC₂O₄溶液pH約為3，其中含碳元素的粒子濃度由大到小的順序為        。
（2）步驟①所需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、                              。
（3）完成并配平下列離子方程式：   C₂O₄^2-+   MnO₄^-+   H⁺=   CO₂+   Mn²⁺+             
（4）滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察                            。
（5）步驟②中量取試樣溶液時，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤洗，則測得的H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數       。（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（6）步驟③中判斷滴定終點的方法是                                 。
（7）試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為             。

Answer 1

(12分) （1） c(HC₂O₄^-)＞c(C₂O₄^2-)＞c(H₂C₂O₄) (2分)
（2）膠頭滴管、250 mL容量瓶(2分)、（量筒）
（3） 5,2,16  10,2,8H₂O(2分)   （4） 錐形瓶中溶液顏色變化(1分)
（5） 偏小(1分)  (6) 溶液由無色變成淺紫紅色，且半分鐘內不褪色(1分)  (7) 21%(3分)

試題分析：（1）已知0.10 mol/L KHC₂O₄溶液pH約為3，溶液顯酸性，這說明HC₂O₄^－的電離程度大于HC₂O₄^－的水解程度。由于不論是水解，還是電離，程度都是很小的，所以溶液中含碳元素的粒子濃度由大到小的順序為c(HC₂O₄^-)＞c(C₂O₄^2-)＞c(H₂C₂O₄)。
（2）實驗室配成250 mL試樣溶液需要的儀器主要有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和250ml容量瓶。
（3）根據反應式可知，C₂O₄^2-中碳元素的化合價從＋3價升高到＋4價，失去1個電子。MnO₄^-中Mn元素的化合價從＋7價降低到＋2價，得到5個電子，所以根據電子得失守恒可知，還原劑C₂O₄^2-與氧化劑MnO₄^-的物質的量之比是5:2，然后根據原子守恒可知，反應中還有水生成，所以配平后的離子方程式為5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O。
（4）滴定實驗中準確判斷終點是實驗的關鍵，所以滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶中溶液顏色變化。
（5）步驟②中量取試樣溶液時，酸式滴定管用蒸餾水洗過后沒有潤洗，則導致溶液額濃度被稀釋，所以消耗氫氧化鈉溶液的體積減少，所以測得的H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數偏小。
（6）由于酸性高錳酸鉀溶液在溶液中顯紫紅色，所以步驟③中判斷滴定終點的方法是溶液由無色變成淺紫紅色，且半分鐘內不褪色。
（7）設H₂C₂O₄·2H₂O、KHC₂O₄的物質的量分別是x 和y。25ml溶液消耗氫氧化鈉的物質的量＝0.02000L×0.2500 mol/L＝0.005000mol，則250ml溶液消耗氫氧化鈉的物質的量＝0.005000mol×10＝0.05000mol，則2x＋y＝0.05000mol。25ml溶液消耗高錳酸鉀的物質的量＝0.1000 mol/L×0.01600L＝0.001600mol，所以250ml溶液消耗高錳酸鉀的物質的量＝0.001600mol×10＝0.01600mol，則根據電子得失守恒可知，2x＋2y＝0.01600mol×5＝0.08000mol，解得x＝0.01000mol、y＝0.03000mol，所以試樣中H₂C₂O₄·2H₂O的質量分數為×100%＝21%。