Question

19．KMnO₄是一種重要的氧化劑．
（1）①在酸性條件下KMnO₄的氧化性會增強．用來酸化KMnO₄溶液的最佳試劑是b．
a．硝酸         b．硫酸         c．鹽酸
②將MnO₄^-氧化C₂O₄^2-的離子方程式補充完整：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）某同學為了探究KMnO₄溶液和Na₂C₂O₄（草酸鈉）溶液的反應過程，進行如下實驗：
①配制100mL 0.0400mol•L的Na₂C₂O₄溶液，除用到托盤天平、藥匙、燒杯、量筒、玻璃棒等儀器外，還必須用到的玻璃儀器是100mL容量瓶、膠頭滴管．
②將酸性KMnO₄溶液逐滴滴入一定體積的Na₂C₂O₄溶液中（溫度相同，并不斷振蕩），記錄的現象如下：

滴入KMnO4溶液的次序	KMnO4溶液紫色褪去所需的時間
先滴入第1滴	60s
褪色后，再滴入第2滴	15s
褪色后，再滴入第3滴	3s
褪色后，再滴入第4滴	1s

請分析KMnO₄溶液褪色時間變化的可能原因反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好．
③用配制好的0.0400mol•L的Na₂C₂O₄溶液來標定某KMnO₄溶液的濃度．每次準確量取25.00mLNa₂C₂O₄溶液，然后用酸化后的KMnO₄溶液滴定．滴定三次分別消耗的KMnO₄溶液的體積是20.00mL、19.80mL、20.20mL，則KMnO₄溶液的濃度為0.02mol/L．

Answer 1

分析 （1）①高錳酸鉀能氧化鹽酸，硝酸本身具有強氧化性，故選硫酸；
②草酸根離子具有還原性，把MnO₄^-還原為Mn²⁺，根據化合價升降方法，反應中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數為10，故MnO₄^-系數為2，C₂O₄^2-系數為5，再根據元素守恒、電荷守恒確定其它物質的系數；
（2）①根據配制溶液的步驟和所用儀器即可判斷；
②反應中Mn²⁺濃度發生顯著變化，應是反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好；
③令KMnO₄溶液的濃度為c，根據方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O計算．

解答 解：（1）①高錳酸鉀能氧化鹽酸，硝酸本身具有強氧化性，故選硫酸，故答案為：b；
②反應中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價由+7價降低為+2價，共降低5價，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價由+3價升高為+4，共升高2價，化合價最小公倍數為10，故MnO₄^-系數為2，C₂O₄^2-系數為5，再根據元素守恒可知Mn²⁺系數為2、CO₂系數為10，根據電荷守恒可知H⁺系數為16，根據氫元素守恒可知H₂O系數為8，配平后離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，
故答案為：2；5；16H⁺；2；10；8H₂O；
（2）①配制100mL 0.0400mol•L^-1的Na₂C₂O₄溶液，配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、量筒、藥匙、燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管，該試驗中兩次用到玻璃棒，其作用分別是攪拌、引流，所以還必須用到的玻璃儀器是100mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；
②反應中Mn²⁺濃度發生顯著變化，應是反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好，
故答案為：反應生成的Mn²⁺對反應有催化作用，且c（Mn²⁺）濃度大催化效果更好；
③滴定三次分別消耗的KMnO₄溶液的體積是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的體積平均為是$\frac{20.00ml+19.80ml+20.20ml}{3}$=20mL，
n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，則：
      2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
      2mol    5mol
c×0.02L×10  0.01mol  
所以2mol：5mol=c×0.02L×10：0.01mol，
解得c=0.02mol/L，
故答案為：0.02mol/L．

點評 本題考查溶液的配制、氧化還原反應配平、氧化還原反應滴定應用、化學計算等，難度中等，注意把握實驗的原理，需要學生具備一定的理論分析能力和計算解決問題的能力．