Question

已知：草酸晶體（H₂C₂O₄?xH₂O）于100℃開始失水，101.5℃熔化，約157℃時升華，于175℃受熱分解．某校甲、乙兩組學生用不同方式探究草酸的部分化學性質并測定其結晶水的含量．
Ⅰ．甲組用滴定法測定草酸晶體中結晶水的含量．
步驟一：稱取5.0g純凈的草酸晶體，配制成250mL溶液．
步驟二：取0.04mol?L^-1標準酸性KMnO₄溶液25.00mL于錐形瓶中，用所配溶液滴定至終點．
請回答下列問題：
①配制草酸溶液的操作步驟依次是：將晶體置于燒杯中，加水溶解，將溶液轉移入

 

，洗滌，定容，搖勻．
②完善下面滴定反應的離子方程式：

 

MnO₄^-+

 

H₂C₂O₄+

 

H⁺=

 

Mn²⁺+

 

 

+

 

H₂O
③在“步驟一”和“步驟二”測定操作中需要重復進行的操作是

 

（填“步驟一”或“步驟二”）．
④其它操作均正確的情況下，下列操作可能使測定結果偏大的是

 

A．錐形瓶瓶壁殘留蒸餾水就轉移入酸性KMnO₄溶液進行滴定
B．酸式滴定管用蒸餾水洗后未用待測溶液潤洗就加入待測液進行滴定
C．滴定前酸式滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失
D．滴定完成后俯視刻度
Ⅱ．乙組同學為探究草酸的性質，按下圖所示裝置進行實驗（夾持裝置未標出）：

實驗發現：裝置C、G中澄清石灰水變渾濁，B中CuSO₄粉末變藍，F中CuO粉末部分變紅．據此回答：
①草酸分解的化學方程式為

 

．
②乙組同學將B裝置稱量，卻發現B裝置質量增量比理論值大，該小組同學認真分析斷定操作無誤，則其原因可能是

 

．
③乙組中某同學認為可以利用加熱分解的草酸晶體的質量和F裝置中固體質量的減少就可以計算出晶體中結晶水的含量，立即遭到其他同學的反對，其反對的理由是

 

．

Answer 1

分析：Ⅰ，①草酸溶解后轉移到250ml的容量瓶定容，得到所配置的溶液；
②分析反應前后元素化合價變化可知，Mn元素化合價從+7價變化為+2價，化合價降低做氧化劑，草酸中的碳元素化合價應升高，從+3價升高為+4價，所以以后產物為二氧化碳，依據電子守恒配平的離子方程式；
③步驟一是稱量配制只需要一次準確操作，步驟二是滴定過程，為避免產生較大誤差，滴定實驗一般需要重復2-3次，所以測定操作中需要重復進行的操作是步驟二；
④依據滴定實驗誤差分析的依據是c（待測）=

c(標準)×V(標準)

V(待測)

分析判斷；
Ⅱ，①依據實驗裝置過程中的反應現象分析草酸分解得到產物，結合原子守恒寫出化學方程式；
②發現B裝置質量增量比理論值大，該小組同學認真分析斷定操作無誤，依據草酸損耗的因素分析判斷；
③依據利用加熱分解的草酸晶體的質量和F裝置中固體質量的減少就可以計算出晶體中結晶水的含量，實驗設計分析，過程中產生誤差的因素是生成的一氧化碳不能全部反應，試驗時需要在整套裝置中充滿一氧化碳避免點燃時發生爆炸，草酸可能為全部分解，裝置G中 液體倒流會裝置F導致稱量質量產生誤差；

解答：解：Ⅰ，①草酸溶解后轉移到250ml的容量瓶定容，配制得到所需的溶液；
故答案為：250mL容量瓶；
②分析反應前后元素化合價變化可知，Mn元素化合價從+7價變化為+2價，化合價降低做氧化劑，草酸中的碳元素化合價應升高，從+3價升高為+4價，所以以后產物為二氧化碳，依據電子守恒配平的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
故答案為：2、5、6、2、10CO₂↑、8；
③步驟一是稱量配制只需要一次準確操作，步驟二是滴定過程，為避免產生較大誤差，滴定實驗一般需要重復2-3次，所以測定操作中需要重復進行的操作是步驟二；
故答案為：步驟二；
④A．錐形瓶瓶壁殘留蒸餾水就轉移入酸性KMnO₄溶液進行滴定，對實驗無影響，故A不符合；
B．酸式滴定管用蒸餾水洗后未用待測溶液潤洗就加入待測液進行滴定，結構消耗標準液體積增大，結構偏高，故B符合；
C．滴定前酸式滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，滴定終點后讀取標準液體積增大，測定濃度偏大，故C符合；
D．滴定完成后俯視刻度，讀取的標準液體積減小，結構偏低，故D不符合；
故答案為：BC；
Ⅱ，①B中CuSO₄粉末變藍，說明分解產物含有水蒸氣，裝置C、G中澄清石灰水變渾濁，F中CuO粉末部分變紅，證明生成的產物中含有二氧化碳氣體和一氧化碳氣體，依據原子守恒配平寫出的化學方程式為：H₂C₂O₄

△   .

CO↑+CO₂↑+H₂O；
故答案為：H₂C₂O₄

△   .

CO↑+CO₂↑+H₂O；
②發現B裝置質量增量比理論值大，該小組同學認真分析斷定操作無誤，說明草酸在加熱分解過程中變成蒸氣的在裝置B的玻璃管內壁凝結
故答案為：在加熱時草酸部分升華在B中部分凝華；
③依據利用加熱分解的草酸晶體的質量和F裝置中固體質量的減少就可以計算出晶體中結晶水的含量，實驗設計分析，過程中產生誤差的因素是生成的一氧化碳不能全部反應，試驗時需要在整套裝置中充滿一氧化碳避免點燃時發生爆炸，草酸可能為全部分解，裝置G中 液體倒流會裝置F導致稱量質量產生誤差；
故答案為：前面的反應裝置中滯留有大量CO氣體；為防止爆炸在點燃F處酒精燈之前要先通一段時間的CO以排除裝置系統中的空氣；裝置G中的水蒸氣逆流進入裝置F中；加熱時草酸部分升華未能全部分解；

點評：本題考查了物質性質的探究實驗設計和實驗現象的理解應用，掌握實驗基礎是解題關鍵，題目難度中等．