Question

8．溶液中的离子反应
（1）某化学兴趣小组为了测定某草酸晶体的纯度设计了如下实验．化学反应如下：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O，实验主要步骤如下：
Ⅰ．称取2.80g草酸晶体（H₂C₂O₄•2H₂O）配成100ml草酸溶液
Ⅱ．取25.00ml草酸溶液于锥形瓶中，加入适量稀硫酸，用0.1000mol•L^-1酸性高锰酸钾溶液滴定，消耗KMnO₄溶液20.00ml
根据步骤Ⅱ请回答：
①高锰酸钾溶液应盛装于甲（如图，填“甲”或“乙”）滴定管．
②滴定到达终点的判断标志是：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液变为浅紫色，且30s内红色不褪去
③该草酸晶体的质量分数为：90%
④下列造成草酸晶体质量分数偏高的是BC
A、滴定终点读数时俯视  B、滴定前有气泡，滴定后气泡消失C、润洗锥形瓶 D、滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗瓶壁
（2）在25℃下，将一定浓度的氨水与0.018mol/L的硫酸等体积混合，反应后的溶液中c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）．按要求回答下列问题：反应后的溶液呈中性（填“酸”、“中”或“碱”），此时溶液中c（NH₄⁺）=0.018mol•L^-1c（NH₃•H₂O）=1.0×10^-4mol•L^-1．已知：K_b（NH₃•H₂O）=1.8×10^-5．

Answer 1

分析 （1）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应装在酸式滴定管中；
②草酸反应完毕，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液变为红色，红色30s内不褪去，说明滴定到终点；
③由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$V（KMnO₄）•c（KMnO₄），然后求出草酸的质量和质量分数；
④由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{c（KMn{O}_{4}）×V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，据此分析判断；
（2）由电荷守恒式c（H⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）及信息中c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）分析溶液的酸碱性，c（SO₄^2-）=$\frac{0.018mol/L×V}{2V}$=0.009mol/L，K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$．

解答 解：（1）①KMnO₄溶液具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应装在酸式滴定管中，甲为酸式滴定管，故答案为：甲；
②高锰酸钾本身有颜色，故不需要另加指示剂，草酸反应完毕，加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液变为浅紫色，红色30s内不褪去，说明滴定到终点，
故答案为：加入最后一滴KMnO₄溶液，溶液变为浅紫色，且30s内红色不褪去；
③由关系式 2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知，n（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.1000mol•L^-1×0.0200L=0.005mol，则100mL草酸溶液中草酸物质的量0.005mol×$\frac{100}{25}$=0.02mol，草酸晶体的质量分数=$\frac{0.02mol×126g/mol}{2.80g}$×100%=90%，
故答案为：90%．
④由关系式2KMnO₄～5H₂C₂O₄可知V（KMnO₄）•c（KMnO₄）=$\frac{2}{5}$V（H₂C₂O₄）•c（H₂C₂O₄），即c（H₂C₂O₄）=$\frac{5}{2}$×$\frac{c（KMn{O}_{4}）×V（KMn{O}_{4}）}{V（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$，
A．读取KMnO₄溶液体积时，滴定前平视，滴定结束后俯视读数，导致酸性高锰酸钾溶液的体积读数偏小，测定的测定草酸的浓度偏低，故A不符合；
B．滴定管内在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，导致酸性高锰酸钾溶液的体积读数偏大，测定的草酸浓度偏高，故B符合；
C．锥形瓶用蒸馏水洗净后润洗，导致草酸的物质的量增加，所用高锰酸钾的体积增大，测定的草酸浓度偏高，故C符合；
D．滴定过程中加入少量蒸馏水冲洗瓶壁，对草酸的物质的量无影响，所用高锰酸钾体积不变，对测定草酸浓度无影响，故D不符合；
故选BC；
（2）由电荷守恒式c（H⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）+c（OH^-）、c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-）可知，c（H⁺）=c（OH^-），溶液为中性，
c（SO₄^2-）=$\frac{0.018mol/L×V}{2V}$=0.009mol/L，c（NH₄⁺）=0.018mol/L，
K_b（NH₃•H₂O）=$\frac{c（N{{H}_{4}}^{+}）c（O{H}^{-}）}{c（N{H}_{3}•{H}_{2}O）}$，则c（NH₃•H₂O）=$\frac{0.018×1×1{0}^{-7}}{1.8×1{0}^{-5}}$=1.0×10^-4mol/L，
故答案为：中；0.018；1.0×10^-4．

点评 本题考查氧化还原滴定原理、酸碱混合的计算，难度中等，理解实验原理、溶液中的电离守恒、电离平衡常数的计算即可解答，是对知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与运用知识分析问题、解决问题的能力．