Question

草酸三氫鉀是一種無色晶體或白色粉末，加熱至100℃失水成無水物，更高溫度時分解為碳酸鉀和一氧化碳等，溶于水，微溶于醇．實驗室有一KH₃（C₂O₄）₂?2H₂O樣品（混有一定量的H₂C₂O₄和K₂SO₄）．現欲測定其純度，請回答下列問題：
（1）完成并配平離子反應方程式：
______C₂O₄^2-+______MnO₄^-+______H⁺=____________+______Mn²⁺+______H₂O
（2）請完成相應的實驗步驟：
步驟1：稱取35.60g草酸三氫鉀試樣，加水溶解，配成250mL溶液．
步驟2：用移液管量取兩份此溶液各25.00mL，分別置于兩個錐形瓶中．
步驟3：第1份溶液加硫酸酸化后，用0.1000mol?L^-1的高錳酸鉀溶液滴定，至滴定終點消耗高錳酸鉀溶液12.00mL．
步驟4：在第2份溶液中______，用0.2500mol?L^-1NaOH溶液滴定，至滴定終點消耗NaOH溶液20mL．
（3）根據（2）中的實驗步驟回答：
①步驟1用到的實驗儀器有：電子天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、______、______等．
②如何判斷步驟3中的滴定終點？______．
③3.560g試樣中含有還原劑（草酸根）的物質的量共為______．樣品純度為______．
（4）熱重分析法（TG）是在程序控制溫度下，測量物質的質量與溫度的關系的一種實驗技術．熱重分析儀的基本構造由精密天平、程序控溫加熱爐和記錄儀組成；記錄儀畫出剩余固體質量（m）～爐溫（T）曲線，即熱重（TG）曲線圖．如圖為CaC₂O₄?H₂O在N₂和O₂氣氛中的熱重曲線．

①C點所得固體的化學式為______．
②CaC₂O₄?H₂O的分解分三個階段，由圖可看出，第二階段在O₂氣氛中的反應速率要比在N₂氣氛中的快，原因是______（結合化學方程式回答）．

Answer 1

解：（1）高錳酸鉀具有強氧化性，在酸性環境下，能將草酸氧化為二氧化碳，同時自身被還原為錳離子，
根據得失電子數相等配平方程式，即：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
，故答案為：5，2，6，10CO₂，2，8；
（2）堿滴定酸時用酚酞試液作指示劑，所以要在滴定液中滴加酚酞試液，故答案為：滴加酚酞試液；
（3）①用于配制溶液的250mL容量瓶、定容使用膠頭滴管，故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
②高錳酸鉀本身具有顏色，在滴定草酸的過程中可以擔當指示劑的角色，當最后一滴滴入溶液中，溶液恰好變紫紅色，且30s內不退色，此時便是滴定終點，
故答案為：KMnO₄最后一滴滴入溶液，溶液恰好變紫紅色，且30s內不退色，此時便是滴定終點；
③根據5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O知，草酸根離子的物質的量=×10=0.3mol，
根據氫氧化鈉的物質的量計算草酸的物質的量==0.025mol，
根據碳原子守恒得KH₃（C₂O₄）₂?2H₂O的物質的量==0.1375mol，
純度==98．%，
故答案為：0.3mol，98.1%；
（4）①加熱過程中，草酸鈣分解分三步，第1步反應為CaC₂O₄?xH₂O失去結晶水生成CaC₂O₄，第2步反應為CaC₂O₄分解生成CaCO₃與碳的氧化物，第3步，繼續加熱固體，碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳，
所以C的固體是CaO，故答案為：CaO；
②在氧氣氛圍內，第2步產生的一氧化碳和氧氣反應生成的二氧化碳，第2步產生的二氧化碳抑制碳酸鈣分解，所以氧氣存在時不利于第3步反應進行，
故答案為：氧氣存在時第2步反應產生二氧化碳會抑制碳酸鈣分解反應的進行．
分析：（1）酸性條件下，草酸根離子能被高錳酸根離子氧化生成二氧化碳，同時高錳酸根離子被還原生成錳離子；
（2）用酚酞試液檢驗測定終點；
（3）①根據各儀器的作用選取儀器；
②高錳酸鉀本身具有顏色，在滴定過程中可以擔當指示劑的角色；
③根據草酸根離子和高錳酸鉀之間的關系式計算；
（4）第1步反應為CaC₂O₄?xH₂O失去結晶水生成CaC₂O₄，第2步反應為CaC₂O₄分解生成CaCO₃與碳的氧化物，第3步，繼續加熱固體，碳酸鈣分解生成氧化鈣和二氧化碳．
點評：本題考查物質的量的有關計算及物質的確定，明確圖象中曲線拐折的含義是解本題的關鍵，注意（3）中和高錳酸鉀反應的草酸根離子包含草酸中的，為易錯點，難度較大．