Question

19．KMnO₄是一种重要的氧化剂．
（1）①在酸性条件下KMnO₄的氧化性会增强．用来酸化KMnO₄溶液的最佳试剂是b．
a．硝酸         b．硫酸         c．盐酸
②将MnO₄^-氧化C₂O₄^2-的离子方程式补充完整：
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（2）某同学为了探究KMnO₄溶液和Na₂C₂O₄（草酸钠）溶液的反应过程，进行如下实验：
①配制100mL 0.0400mol•L的Na₂C₂O₄溶液，除用到托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒等仪器外，还必须用到的玻璃仪器是100mL容量瓶、胶头滴管．
②将酸性KMnO₄溶液逐滴滴入一定体积的Na₂C₂O₄溶液中（温度相同，并不断振荡），记录的现象如下：

滴入KMnO4溶液的次序	KMnO4溶液紫色褪去所需的时间
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

请分析KMnO₄溶液褪色时间变化的可能原因反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好．
③用配制好的0.0400mol•L的Na₂C₂O₄溶液来标定某KMnO₄溶液的浓度．每次准确量取25.00mLNa₂C₂O₄溶液，然后用酸化后的KMnO₄溶液滴定．滴定三次分别消耗的KMnO₄溶液的体积是20.00mL、19.80mL、20.20mL，则KMnO₄溶液的浓度为0.02mol/L．

Answer 1

分析 （1）①高锰酸钾能氧化盐酸，硝酸本身具有强氧化性，故选硫酸；
②草酸根离子具有还原性，把MnO₄^-还原为Mn²⁺，根据化合价升降方法，反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒、电荷守恒确定其它物质的系数；
（2）①根据配制溶液的步骤和所用仪器即可判断；
②反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好；
③令KMnO₄溶液的浓度为c，根据方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O计算．

解答 解：（1）①高锰酸钾能氧化盐酸，硝酸本身具有强氧化性，故选硫酸，故答案为：b；
②反应中MnO₄^-→Mn²⁺，锰元素化合价由+7价降低为+2价，共降低5价，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合价由+3价升高为+4，共升高2价，化合价最小公倍数为10，故MnO₄^-系数为2，C₂O₄^2-系数为5，再根据元素守恒可知Mn²⁺系数为2、CO₂系数为10，根据电荷守恒可知H⁺系数为16，根据氢元素守恒可知H₂O系数为8，配平后离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，
故答案为：2；5；16H⁺；2；10；8H₂O；
（2）①配制100mL 0.0400mol•L^-1的Na₂C₂O₄溶液，配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到100mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为：托盘天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管，该试验中两次用到玻璃棒，其作用分别是搅拌、引流，所以还必须用到的玻璃仪器是100mL容量瓶、胶头滴管，
故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；
②反应中Mn²⁺浓度发生显著变化，应是反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好，
故答案为：反应生成的Mn²⁺对反应有催化作用，且c（Mn²⁺）浓度大催化效果更好；
③滴定三次分别消耗的KMnO₄溶液的体积是20.00mL、19.80mL、20.20mL，消耗的KMnO₄溶液的体积平均为是$\frac{20.00ml+19.80ml+20.20ml}{3}$=20mL，
n（C₂O₄^2-）=$\frac{1.34g}{134g/mol}$=0.01mol，则：
      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，
故答案为：0.02mol/L．

点评 本题考查溶液的配制、氧化还原反应配平、氧化还原反应滴定应用、化学计算等，难度中等，注意把握实验的原理，需要学生具备一定的理论分析能力和计算解决问题的能力．