Question

7．茶葉中含有多種有益于人體健康的有機成分及鈣、鐵等微量金屬元素，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計方案測定某品牌茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并檢驗鐵元素的存在（已知CaC₂O₄為白色沉淀物質(zhì)）．首先取200g茶葉樣品焙燒得灰粉后進(jìn)行如圖操作：

請回答下列有關(guān)問題：
（1）文獻(xiàn)資料顯示，某些金屬離子的氫氧化物完全沉淀的pH為：

離子	Ca2+	Fe3+
完全沉淀時的pH	13	4.1

實驗前要先將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉，其主要目的使樣品中的有機物完全分解，將鈣、鐵等微量元素轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)．
（2）寫出從濾液A→沉淀D的離子反應(yīng)方程式Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（3）為保證實驗精確度，沉淀D及E需要分別洗滌，并將洗滌液轉(zhuǎn)移回母液中，判斷D已經(jīng)沉淀完全方法是靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加氨水若無紅褐色沉淀生成則說明D已沉淀完全，否則未沉淀完全．
（4）用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定C溶液時所發(fā)生的反應(yīng)為：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．
現(xiàn)將濾液C稀釋至500mL，再取其中的25.00mL溶液，用硫酸酸化后，用0.1000mol•L^-1的KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時消耗KMnO₄溶液10.00mL．

①此步操作過程中KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)裝在圖2中哪個儀器中（填寫字母）B．
②滴定到終點，現(xiàn)象無色變?yōu)闇\紅色，靜置后，如圖3方法讀取KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的刻度數(shù)據(jù)，則測定的鈣元素含量將偏高（填“偏高”“偏低”或“無影響”）．
（5）原茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%．

Answer 1

分析 將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉加入過量的稀硫酸，過濾得到濾液A，在濾液A中滴加氨水調(diào)節(jié)溶液PH=6，過濾除去雜質(zhì)沉淀D為氫氧化鐵，濾液B中加入8.06g草酸銨，過濾得到濾液C和沉淀E為草酸鈣，
（1）將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉，可以將有機物完全分解；
（2）濾液A中含有鐵離子，鐵離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，注意一水合氨為弱電解質(zhì)，需要保留分子式；
（3）判斷D氫氧化鐵已經(jīng)沉淀完全方法是檢驗上層清液中是否含鐵離子；
（4）①此步操作過程中KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液具有氧化性，能氧化橡膠管；
②根據(jù)滴定結(jié)束前溶液為為無色，滴定結(jié)束時高錳酸鉀溶液溶液過量進(jìn)行解答；俯視液面導(dǎo)致滴定管中讀數(shù)偏小，讀出的高錳酸鉀溶液體積偏小，計算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏大，測定結(jié)果偏高；
（5）根據(jù)滴定消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量計算出與鈣離子反應(yīng)剩余的草酸根離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)醋酸銨的總的質(zhì)量及樣品質(zhì)量計算出鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，注意滴定體積與樣品體積的關(guān)系．

解答 解：（1）為了使檢測更準(zhǔn)確，需要將茶葉燒成灰粉，將樣品中的有機物完全分解，將鈣、鐵等微量元素轉(zhuǎn)化為可溶性物，
故答案為：使樣品中的有機物完全分解，將鈣、鐵等微量元素轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)；
（2）濾液中含有鐵離子，鐵離子與氨水反應(yīng)生成紅褐色的氫氧化鐵沉淀，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）檢驗氫氧化鐵沉淀中是否洗滌干凈，可以通過檢驗上層清液中是否含鐵離子進(jìn)行判斷，方法為：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加氨水若無紅褐色沉淀生成則說明D已沉淀完全，否則未沉淀完全，
故答案為：靜置，向上層清液中繼續(xù)滴加氨水若無紅褐色沉淀生成則說明D已沉淀完全，否則未沉淀完全；
（4）①高錳酸鉀溶液具有氧化性，能腐蝕橡膠管，需要盛放在酸式滴定管中，故選B，
故答案為：B；
②滴定結(jié)束之前溶液為無色，滴定結(jié)束時高錳酸鉀溶液過量，溶液變?yōu)樽仙�，所以滴定終點顏色變化為：無色變?yōu)闇\紅色，滴定到終點，靜置后，如圖3讀取KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的刻度數(shù)據(jù)，導(dǎo)致讀數(shù)偏小，計算出的消耗的高錳酸鉀溶液體積偏高，計算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏高，則測定的鈣元素含量將偏高，
故答案為：無色變?yōu)闇\紅色；偏高；
（5）8.06g草酸銨的物質(zhì)的量為：$\frac{8.06g}{124g/mol}$=0.065mol，
根據(jù)反應(yīng)5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O可知與鈣離子反應(yīng)的草酸根離子的物質(zhì)的量為：0.065mol-$\frac{5}{2}$×（0.10mol•L^-1×0.01L）×$\frac{500ml}{25ml}$=0.015mol，根據(jù)化學(xué)式CaC₂O₄可知鈣離子的物質(zhì)的量為0.01mol，所以樣品中鈣離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{40g/mol×0.015mol}{200g}$×100%=0.3%，
故答案為：0.3%．

點評 本題考查了探究茶葉中鐵元素、鈣元素的含量的方法及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度較大，注意掌握性質(zhì)實驗方案的設(shè)計方法，明確探究物質(zhì)組成及含量的方法，試題培養(yǎng)了學(xué)生靈活應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力．