Question

1．在氧化还原反应中，氧化过程和还原过程是同时发生的两个半反应．Cu₂O-2e^-+2H⁺═2Cu²⁺+H₂O是一个半反应式．下列五种物质FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、Na₂CO₃、KI中的一种能使上述半反应顺利发生．
（1）写出并配平该反应的离子方程式：Cu₂O+2H⁺+2Fe³⁺=2Cu²⁺+H₂O+2Fe²⁺．
（2）向（1）中反应后的溶液里加入酸性高锰酸钾溶液，得还原产物Mn²⁺（无色），反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．判断Cu²⁺、MnO₄^-、Fe³⁺的氧化性由强到弱的顺序是MnO₄^-、Fe³⁺、Cu²⁺ （用离子符号表示）．
（3）某同学用上述原理测定一种含Cu₂O的矿石中Cu₂O的质量分数：
称量5.0g矿石溶于足量的硫酸铁和硫酸的混合溶液中，充分反应后，用酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗0.100 0mol•L^-1的高锰酸钾溶液的体积为100.00mL．
①滴定时，滴定终点的颜色为无色变为紫红色，30秒内不褪色．
②该同学测得矿石样品中Cu₂O的质量分数为72%．
③下列情况使测定结果一定偏高的是BD．
A．开始和终点都是仰视读数         B．没有用待装液润洗滴定管
C．称量时，砝码与样品放反了       D．样品中含有较强还原性杂质
E．高锰酸钾溶液中含有N0₃^-         F．用酸性高锰酸钾溶液润洗锥形瓶．

Answer 1

分析 （1）要使Cu₂O-2e^-+2H ⁺═2Cu²⁺+H₂O能够发生反应，则需要加入氧化剂，氧化剂在反应中得电子化合价降低，FeSO₄、Fe₂（SO₄）₃、CuSO₄、Na₂CO₃、KI中能氧化+2价铜的为Fe₂（SO₄）₃，得电子化合价降低的反应物是氧化剂、失电子化合价升高的反应物是还原剂，根据转移电子配平方程式；
（2）二价铁离子具有还原性能够还原酸性的高锰酸钾，依据氧化还原反应强弱规律：氧化剂氧化性大于氧化产物氧化性解答；
（3）①高锰酸根离子为紫红色，未达到滴定终点时，被还原为无色，当达到滴定终点时，无色变为紫红色，30秒内不褪色据此解答；
②依据方程式：2Fe³⁺+Cu₂O+2H⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺+H₂O、5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O中高锰酸钾和氧化亚铜之间的关系式计算解答；
③该实验为氧化还原反应滴定，依据方程式高锰酸钾与氧化亚铜的关系可知消耗高锰酸钾体积越大，氧化亚铜质量分数越大，反正越小，所以分析滴定过程中使用高锰酸钾溶液的体积偏大还是偏小即可解答．

解答 解：（1）反应Cu₂O-2e^-+2H⁺═2Cu²⁺+H₂O中失电子，所以另一个半反应中得电子，发生还原反应，根据提供的物质知，硫酸铁作氧化剂得电子生成硫酸亚铁，所以该反应的离子方程式为：Cu₂O+2H⁺+2Fe³⁺=2Cu²⁺+H₂O+2Fe²⁺，故答案为：Cu₂O+2H⁺+2Fe³⁺=2Cu²⁺+H₂O+2Fe²⁺；
（2）亚铁离子有还原性，酸性条件下高锰酸根离子有强氧化性，所以二价亚铁离子和高锰酸根离子发生氧化还原反应生成铁离子和二价锰离子，离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5 Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，该反应中高锰酸根离子的氧化性大于铁离子的氧化性，反应Cu₂O+2H⁺+Fe³⁺=2Cu²⁺+H₂O+Fe²⁺中铁离子氧化性大于铜离子，所以Cu²⁺、MnO₄^-、Fe³⁺的氧化性由强到弱的顺序MnO₄^-、Fe³⁺、Cu²⁺．
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5 Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；MnO₄^-、Fe³⁺、Cu²⁺；
（3）①高锰酸根离子为紫红色，未达到滴定终点时，被还原为无色，当达到滴定终点时，无色变为紫红色，30秒内不褪色；
故答案为：无色变为紫红色，30秒内不褪色；
②设氧化亚铜的物质的量为xmol，依据方程式：2Fe³⁺+Cu₂O+2H⁺=2Fe²⁺+Cu²⁺+H₂O、5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知：
  5Cu₂O～2 MnO₄^-
 5        2
 x           0.1mol/L×0.1L 
解得x=0.025mol，则氧化亚铜的质量=0.025mol×144g/mol=3.6g，
所以氧化亚铜的质量分数=$\frac{3.6g}{5.0g}$×100%=72%，
故答案为：72%；
③A．开始和终点都是仰视读数，开始和终点都是仰视读数，消耗高锰酸钾溶液的体积不变，所测结果不变，故A不选；
B．没有用待装液润洗滴定管，导致消耗高锰酸钾溶液体积偏大，结果偏大，故B选；
C．称量时，砝码与样品放反了，游码未动，药品质量和砝码质量相等，结果不变，故C不选；
D．样品中含有较强还原性杂质，导致消耗的高锰酸钾溶液体积偏大，结果偏大，故D选；
E．高锰酸钾溶液中含有N0₃^- 硝酸根具有强的氧化性，能够氧化二甲铁离子，导致消耗的高锰酸钾溶液的体积偏小，结果偏小，故E不选；
F．用酸性高锰酸钾溶液润洗锥形瓶，导致消耗的酸性高锰酸钾的体积偏小，结果偏小，故F不选；
故选：BD．

点评 本题考查了氧化还原反应方程式书写、氧化性强弱判断、氧化还原反应滴定及有关方程式计算，题目难度中等，熟悉氧化还原反应规律、滴定实验原理，准确找出高锰酸钾与氧化亚铜之间的关系是解题关键，注意滴定误差分析的方法．