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(2013?揭阳一模)某同学从报刊上了解到菠菜中富含可溶性草酸盐和碳酸盐,决定用实验验证这一事实并检测草酸盐含量.进一步查阅资料得知,草酸(H2C2O4)是酸性强于醋酸的二元有机酸,还是一种还原性较强的物质,如2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O,草酸钙(CaC2O4)不溶于水和醋酸,能溶于强酸:CaC2O4+2H+=H2C2O4+Ca2+
(1)设计实验方案验证菠菜中含有草酸盐和碳酸盐,补充完成实验步骤、预期现象和结论.
限选试剂:1mol?L-1H2SO4、1mol?L-1HCl、0.1mol?L-1NaOH、1mol?L-1CaCl2、0.01mol?L-1KMnO4、澄清石灰水.
实验步骤 预期现象和结论
步骤1:将菠菜研磨后,浸泡、过滤得到澄清待测溶液.
步骤2:调节溶液至弱碱性,滴加足量CaCl2溶液. 出现白色沉淀,说明菠菜中可能含有草酸盐和碳酸盐.
步骤3:取步骤2的沉淀于试管中,
加入足量1 mol?L-1 HCl,将产生的气体通入足量澄清石灰水中.
加入足量1 mol?L-1 HCl,将产生的气体通入足量澄清石灰水中.

沉淀溶解,澄清石灰水变浑浊,说明菠菜中含有碳酸盐.
沉淀溶解,澄清石灰水变浑浊,说明菠菜中含有碳酸盐.
步骤4:
向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L-1 KMnO4
向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L-1 KMnO4

溶液紫红色褪去,说明菠菜中含有草酸盐.
溶液紫红色褪去,说明菠菜中含有草酸盐.
(2)要准确测定菠菜中草酸盐含量,请回答有关问题:
①操作:取m g菠菜样品,将其中草酸盐转化为CaC2O4沉淀分离出来,用盐酸溶解后,将溶液转入
100mL容量瓶
100mL容量瓶
中加水配制成100mL溶液.每次用
酸式滴定管
酸式滴定管
移取25.00mL该溶液,用0.0100mol?L-1KMnO4标准溶液滴定,平均消耗标准溶液V mL.
②计算:菠菜中草酸盐(以C2O42-)的质量分数为
0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol
2×25mL×mg
×100%
0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol
2×25mL×mg
×100%
.(只列式不计算.C2O42-的化学式量为88)
③讨论:用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液,结果可能偏高,原因是
菠菜中还含有其他还原性物质,能与KMnO4反应
菠菜中还含有其他还原性物质,能与KMnO4反应
分析:(1)步骤3验证沉淀中是否含有碳酸盐沉淀,选用盐酸不能使用硫酸;用澄清石灰水检验生成的二氧化碳气体,根据实验现象证明碳酸盐的存在;
步骤4利用草酸的还原性,加入高锰酸钾溶液进行验证,高锰酸钾褪色证明菠菜中含有草酸盐;
(2)①配制一定物质的量浓度的溶液用到容量瓶;草酸显示酸性,需要使用酸式滴定管量取草酸溶液;
②根据反应方程式计算出草酸的物质的量,再求出菠菜样品中草酸的质量分数;
③根据结果偏高,可能是消耗的高锰酸钾溶液偏大引起的进行分析.
解答:解:(1)步骤3:目的是验证菠菜中含有碳酸盐,选用稀盐酸溶解沉淀,方法是:加入足量1 mol?L-1 HCl,将产生的气体通入足量澄清石灰水中,现象是沉淀溶解,澄清石灰水变浑浊,说明菠菜中含有碳酸盐;
步骤4:操作目的是验证草酸盐的存在,利用草酸盐具有还原性,方法是;向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L-1 KMnO4,现象是溶液紫红色褪去,说明菠菜中含有草酸盐,
故答案是:
实验步骤 预期现象和结论
步骤3:加入足量1 mol?L-1 HCl,将产生的气体通入足量澄清石灰水中. 沉淀溶解,澄清石灰水变浑浊,说明菠菜中含有碳酸盐.
步骤4:向步骤3得到的溶液中滴加几滴0.01 mol?L-1 KMnO4 溶液紫红色褪去,说明菠菜中含有草酸盐.
(2)①配制100mL溶液需要100mL容量瓶;草酸(H2C2O4)是酸性强于醋酸的二元有机酸,量取草酸溶液选用酸式滴定管,
故答案是:100mL容量瓶; 酸式滴定管;
②根据反应2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O,找出关系式:5C2O42-~2KMnO4
菠菜中草酸盐(以C2O42-)的质量分数为:
n(C2O42-)×88g?mol-1
mg
×100%=
0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol
2×25mL×mg
×100%,

故答案是:
0.0100mol/L×V×10-3L×5×100mL×88g/mol
2×25mL×mg
×100%;
 ③用标准KMnO4溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、过滤得到的溶液,结果可能偏高,若是菠菜中含有能够和高锰酸钾溶液反应的物质,会使结果偏高,
故答案是:菠菜中还含有其他还原性物质,能与KMnO4反应.
点评:本题考查了菠菜组成及含量的测定,将化学与社会实际联系在一起,充分考查了学生的分析、理解能力,本题难度稍大.
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