Question

5．I．某學(xué)習(xí)興趣小組查閱資料得知：C₂O₄^2-+MnO₄^-+H⁺→CO₂↑+Mn²⁺+H₂O（未配平），欲利用該反應(yīng)測定某草酸鈉（Na₂C₂O₄）樣品中草酸鈉的質(zhì)量分數(shù)．該小組稱量1.34g草酸鈉樣品溶于稀硫酸中，然后用0.2000mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液進行滴定（其中的雜質(zhì)不跟高錳酸鉀和稀硫酸反應(yīng)）．

（1）滴定前是否要滴加指示劑？否（填“是”或“否”），請說明理由酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，達滴定終點紫色不再褪去．
（2）滴定時用b（填a或b）滴定管盛裝KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液．
（3）達到終點時消耗了15.00mL的高錳酸鉀溶液，樣品中草酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為75%
Ⅱ．如圖2：通電5min后，電極5質(zhì)量增加2.16g，試回答：
（1）a是負極，C池電解池
（2）電極2反應(yīng)為2Cl^--2e^-=Cl₂↑電極6反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺
（3）若B槽中共收集到標(biāo)況224mL氣體，且溶液體積為200mL（設(shè)電解過程中溶液體積不變），則通電前溶液中Cu²⁺的物質(zhì)的量濃度為0.025mol/L
（4）若A池溶液體積為200mL，且電解過程中溶液體積不變，則電解后，溶液pH為13．

Answer 1

分析 I．（1）根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，過程中不需要加指示劑；
（2）根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性；
（3）在酸性條件下，高錳酸根離子能和草酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二價錳離子、二氧化碳和水，根據(jù)反應(yīng)計算；
Ⅱ．（1）通電5min后，電極5質(zhì)量增加2.16g，說明電極5是陰極，得電子析出金屬單質(zhì)，所以a是電源的負極，b是電源的正極，A、B、C裝置有外接電源，所以是電解池．
（2）A、B、C裝置有外接電源，所以是電解池，A電解池中陽極上氯離子放電生成氯氣；C電解池中陽極上銅失電子放電生成銅離子．
（3）根據(jù)析出銀的物質(zhì)的量計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計算B電解池中陽極上生成氧氣的體積，根據(jù)氣體的總體積知，生成的氣體還有氫氣，根據(jù)氫氣的體積計算生成氫氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)得失電子數(shù)相等知，生成銅時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量，根據(jù)生成銅時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量計算銅的物質(zhì)的量，根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計算銅離子濃度．
（4）根據(jù)轉(zhuǎn)移電子和生成氫氧化鈉物質(zhì)的量之間的關(guān)系式計算生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)物質(zhì)的量濃度公式計算氫氧化鈉的物質(zhì)的量濃度，從而得出溶液的PH值．

解答 解：I．（1）酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，當(dāng)達到滴定終點時，再滴入酸性高錳酸鉀溶液時，紫紅色不再褪去，
故答案為：否；酸性高錳酸鉀溶液為紫紅色，達滴定終點紫色不再褪去；
（2）酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，腐蝕橡皮管，應(yīng)用酸式滴定管，
故答案為：b；
（3）草酸鈉（Na₂C₂O₄）溶于稀硫酸中，然后用酸性高錳酸鉀溶液進行滴定，消耗n（KMnO₄）=0.015L×0.200mol•L^-1=3×10^-3mol，離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，則
2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
2 5
3×10^-3mol 7.5×10^-3mol
樣品中草酸鈉的質(zhì)量為m=7.5×10^-3mol×134g/mol=7.5×134×10^-3g，
樣品中草酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7.5×134×10{\;}^{-3}g}{1.34g}$×100%=75%，
故答案為：75%；
Ⅱ．（1）通電5min后，電極5質(zhì)量增加2.16g，說明電極5是陰極，得電子析出金屬單質(zhì)，所以a是電源的負極，b是電源的正極，A、B、C裝置有外接電源，所以是電解池，故答案為：負；電解；
（2）A、B、C裝置有外接電源，所以是電解池，A電解池中電極2為陽極上氯離子放電生成氯氣，所以電極反應(yīng)式為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，C電解池中電極6為陽極上銅失電子放電生成銅離子，所以電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）通電5min后，電極5質(zhì)量增加2.16g，電極5上析出的金屬是銀，銀的物質(zhì)的量=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.02mol×1=0.02mol．B電池中陽極上通過0.02mol電子時生成氧氣的體積=$\frac{0.02}{4}$×22.4=112mL，B中共收集氣體的體積是224mL，所以氣體中還有氫氣，氫氣的體積是112mL，生成112mL氫氣轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$×2=0.01mol電子，一共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.02mol，所以生成銅轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.01mol，n（Cu）=$\frac{0.01mol}{2}$=0.005mol，C（Cu²⁺）=$\frac{0.005mol}{0.2L}$=0.025mol/L．
故答案為：0.025mol/L．
（4）A電池中電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，設(shè)反應(yīng)中生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量為x．
2NaCl+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$H₂↑+2NaOH+Cl₂↑ 轉(zhuǎn)移電子
2mol 2mol
x 0.02mol
x=0.02mol
C（NaOH）=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L，所以溶液的PH=13．
故答案為：13．

點評 本題以涉及到氧化還原滴定，電解原理為載體考查了中和滴定、物質(zhì)的量的有關(guān)計算，難度不大，明確串聯(lián)電解池中轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等是解本題的關(guān)鍵，注意B電解池中氣體的成分，然后根據(jù)得失電子數(shù)相等計算得出銅的物質(zhì)的量，從而計算得出其濃度．