Question

【题目】茶叶中含有多种有益于人体健康的有机成分及钙、铁等微量金属元素，某化学研究性学习小组设计方案用以检验某品牌茶叶中铁元素的存在并测定钙元素的质量分数(已知CaC2O4为白色沉淀物质)。首先取200g茶叶样品进行如图操作：

已知：①文献资料显示：某些金属离子的氢氧化物完全沉淀时的pH为：Ca(OH)2：13，Fe(OH)3：4.1

②(NH4)2C2O4溶液显酸性。

（1）实验前要先将茶叶样品高温灼烧为灰粉，需要用到的实验仪器有酒精灯、三脚架、玻璃棒、泥三角________，其主要目的是___________________。

A．蒸发皿 B．坩埚C．石棉网

（2）从滤液A→沉淀D的过程中需要加入的物质X可以选择________。

A．CaO B．Ca(OH)2C．NH3·H2O

（3）用酸性KMnO4标准溶液滴定滤液C时发生的反应为：5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。将滤液C稀释至250mL，取25.00mL溶液，用硫酸酸化后，用0.10mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定，终点时消耗KMnO4溶液体积如表所示：

编号	KMnO4溶液体积/mL
1	19.98
2	22.00
3	20.02

①此步操作过程中需要用到图示中哪些仪器________

②滴定达到终点时的现象是__________________________。

③为保证实验精确度，沉淀D及E需要分别洗涤，并将洗涤液转移回母液中，若不洗涤沉淀D，会使测定的钙元素的含量________(偏低、偏高、无影响，下同)，若不洗涤沉淀E，会使测定的钙元素的含量________。

④原茶叶中钙元素的质量分数为________。(用含a的代数式表示，已知(NH4)2C2O4的摩尔质量为124g·mol－1)。

（4）可以通过检验滤液A来验证该品牌茶叶中是否含有铁元素，所加试剂及实验现象是_______________、________________。

Answer 1

【答案】B 使样品中的有机物完全分解，便于后续检测 C BCD 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由无色变为浅红色，且半分钟不恢复原色 偏低 偏高 －0.01 KSCN溶液 溶液呈红色

【解析】

茶叶中含钙、铁等微量金属元素，灼烧后加稀硫酸，灼烧过程中茶叶中的有机物分解，铁元素被氧化成Fe3+，则滤液A中主要金属阳离子为Ca2+、Fe3+等，接着调节pH将Fe3+沉淀，从而除去，故得到的沉淀D是氢氧化铁，则滤液B中主要含Ca2+，加草酸铵发生反应Ca2++C2O42-=CaC2O4↓，故得到的沉淀E是草酸钙，滤液C中含有有未反应的(NH4)2C2O4和反应生成的硫酸铵；

测定钙元素含量的原理为：利用定量的草酸铵沉淀钙元素，测定剩余的草酸根的量，从而确定沉淀的量，继而确定钙元素的含量。

(1)灼烧时需要用到的仪器有酒精灯、三脚架、玻璃棒、泥三角和坩埚；高温灼烧可以使样品中的有机物完全分解，便于后续检测；

(2)滤液A中加入X的目的是使pH升高从而沉淀铁离子，因本实验要测定Ca元素的含量，所以不能引入Ca元素，所以X可以选择一水合氨，即C；

(3)①将滤液C稀释至250mL时需要使用到250mL容量瓶，滴定操作中需要使用酸式滴定管和锥形瓶，即BCD正确；

②滴定结束之前溶液为无色，滴定结束时高锰酸钾溶液过量，溶液变为紫色，所以滴定终点颜色变化为滴入最后一滴KMnO4，溶液由无色变为紫色，且半分钟不恢复原色；

③沉淀D表面可能附着钙元素，若不洗涤导致生成的草酸钙沉淀偏低，从而使测定的钙元素含量偏低；沉淀E表面可能附着有未反应的草酸铵，若不洗涤会使消耗的高锰酸钾标准液偏少，间接计算出的生成的沉淀的量偏大，从而使测定的钙元素含量偏高；

④表格数据中第2组数据偏差较大，所以舍去，则消耗的高锰酸钾标准液的平均体积为20.00mL，根据方程式5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，可知25.00mL稀释后的滤液C中含n剩(C2O42-)=×0.02L×0.10mol·L－1=0.005mol，则滤液C中n剩(C2O42-)=0.005mol×=0.05mol， n总(C2O42-)=，则与Ca2+反应的n(C2O42-)=，根据反应Ca2++C2O42-=CaC2O4↓可知n(Ca2+)=，所以Ca元素的含量为=(－0.01)；

(4)滤液A中有铁离子，取少量的滤液A，滴入KSCN溶液，溶液变成红色，证明溶液中存在铁离子，即茶叶中含有铁元素。