Question

3．（1）小明在做“研究溫度對反應速率的影響”實驗時，他取了兩只試管，均加入4mL 0.01mol/L的KMnO₄酸性溶液和2mL 0.1mol/L  H₂C₂O₄（乙二酸）溶液，振蕩，A試管置于熱水中，B試管置于涼水中，記錄溶液褪色所需的時間．
①需要用硫酸來酸化KMnO₄溶液，褪色所需時間t_A＜t_B（填“＞”、“=”或“＜”）．
②寫出該反應的離子方程式5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
（2）實驗室有瓶混有泥沙的乙二酸樣品，小明利用這個反應的原理來測定其含量，操作為：
①配制250mL溶液：準確稱量5.0g乙二酸樣品，配成250mL溶液．
②滴定：準確量取25.00mL所配溶液于錐形瓶中，加少量酸酸化，將0.1000mol•L^-1KMnO₄溶液裝入酸式（填“酸式”或“堿式”）滴定管，進行滴定操作．在實驗中發(fā)現，剛滴下少量KMnO₄溶液時，溶液迅速變成紫紅色．將錐形瓶搖動一時間后，紫紅色慢慢消失；再繼續(xù)滴加時，紫紅色就很快褪色了．請解釋原因：反應中生成的錳離子具有催化作用，所以隨后褪色會加快．當當滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內的顏色恰好變成紫紅色且半分鐘不變化，證明達到滴定終點．
③計算：再重復上述操作2次，記錄實驗數據如下．

序號	滴定前讀數（mL）	滴定后讀數（mL）
1	0.00	20.10
2	1.00	20.90
3	0.00	22.10

則消耗KMnO₄溶液的平均體積為20.00mL，已知H₂C₂O₄的相對分子質量為90，則此樣品的純度為90.00%．
④誤差分析：下列操作會導致測定結果偏高的是ACD．
A 未用標準濃度的酸性KMnO4溶液潤洗滴定管
B 滴定前錐形瓶有少量水
C 滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失
D不小心將少量酸性KMnO₄溶液滴在錐形瓶外
E．觀察讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視．

Answer 1

分析 （1）①高錳酸鉀具有強氧化性，要酸化高錳酸鉀溶液需要選用無還原性的酸，溫度越高反應速率越快，則褪色時間越短；
②酸性條件下，高錳酸根離子能氧化草酸生成二氧化碳，自身被還原生成錳離子，同時生成水；
（2）②酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，錳離子有催化作用而導致反應速率加快，當滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內的顏色恰好變成紫紅色且半分鐘不變化，證明達到終點；
③平均值等于消耗高錳酸鉀的總體積與次數的比值，根據高錳酸鉀和草酸之間的關系式計算；
④根據c=$\frac{n}{V}$判斷不當操作對n或V的影響判斷．

解答 解：（1）①高錳酸鉀具有強氧化性，要酸化高錳酸鉀溶液需要選用無還原性的酸，一般選稀硫酸；
溫度越高反應速率越快，則褪色時間越短，所以褪色所需時間t_A＜t_B，
故答案為：硫酸；＜；
②酸性條件下，高錳酸根離子能氧化草酸生成二氧化碳，自身被還原生成錳離子，同時生成水，發(fā)生的離子反應方程式為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；
（2）②酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以酸性高錳酸鉀溶液應該盛放在酸式滴定管中，高錳酸根離子被還原生成的錳離子有催化作用而導致反應速率加快，當滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內的顏色恰好變成紫紅色且半分鐘不變化，證明達到終點，
故答案為：酸式；反應中生成的錳離子具有催化作用，所以隨后褪色會加快；當滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，錐形瓶內的顏色恰好變成紫紅色且半分鐘不變化；
③第三次消耗體積與第一次和第二次相差較大，所以要舍去，則消耗KMnO₄溶液的平均體積=$\frac{（20.10-0.00）+（20.90-1.00）}{2}$mL=20.00mL，
設樣品的純度為x，
5H₂C₂O₄ +2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
450g    2mol
5.0x×$\frac{1}{10}$g （0.1×0.020）mol
x=$\frac{0.1×0.020×450}{2×5.0×0.1}$×100%=90.00%，
故答案為：20.00；90.00%；
④A．酸式滴定管水洗后未用待測液潤洗，會導致酸性高錳酸鉀濃度偏小，需要高錳酸鉀體積偏大，測定值偏大，故A正確；
B．錐形瓶內有水，不影響測定結果，故B錯誤；
C．定管尖嘴部分有氣泡，滴定后消失，會導致測定高錳酸鉀體積偏大，測定值偏大，故C正確；
D．不小心將少量酸性KMnO₄溶液滴在錐形瓶外，會導致測定高錳酸鉀體積偏大，測定值偏大，故D正確；
E．觀察讀數時，滴定前仰視，滴定后俯視，導致測定高錳酸鉀體積偏小，測定值偏小，故E錯誤；
故答案為：ACD．

點評 本題考查了探究物質的組成及其含量的測定，題目難度較大，明確實驗目的為解答關鍵，注意掌握實驗基本方法，能會分析導致誤差的不當操作，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．