Question

2．茶葉中含有多種有益于人體健康的有機(jī)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(jì)方案測(cè)定某品牌茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并檢驗(yàn)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(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)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(shí)的pH	13	4.1

實(shí)驗(yàn)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(jī)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(xiě)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(shí)驗(yàn)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，試判斷沉淀D已經(jīng)洗滌干凈的方法是取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加碳酸鈉溶液，若無(wú)白色沉淀則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈．
（4）用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定C溶液時(shí)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(diǎn)時(shí)消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①此步操作過(guò)程中需要用到圖2中哪些儀器（填寫(xiě)序號(hào)）B、C、D；

②滴定到終點(diǎn)，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(cè)定的鈣元素含量將偏高（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）．
（5）原茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%．
（6）可以通過(guò)檢驗(yàn)濾液A來(lái)驗(yàn)證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，所加試劑及現(xiàn)象是加入KSCN溶液，溶液呈紅色．

Answer 1

分析 測(cè)定某茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)并檢驗(yàn)鐵元素的存在，取200g茶葉樣品焙燒得灰粉，茶葉灰粉中加入3mol/L的足量硫酸溶液，過(guò)濾得到濾液A中主要是鈣離子、鐵離子等，加入氨水調(diào)節(jié)溶液PH=6，使鐵離子全部生成氫氧化鐵沉淀D，過(guò)濾得到濾液中加入草酸銨8.04g，過(guò)濾得到白色沉淀E為草酸鈣，濾液C為硫酸銨溶液，
（1）將茶葉樣品高溫灼燒成灰粉，可以將有機(jī)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）若氫氧化鐵沉淀沒(méi)有洗滌干凈，氫氧化鐵中會(huì)混有鈣離子，可以使用碳酸鈉溶液檢驗(yàn)；
（4）①根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液方法及滴定操作方法選擇使用的儀器；
②根據(jù)滴定結(jié)束前溶液為為無(wú)色，滴定結(jié)束時(shí)高錳酸鉀溶液溶液過(guò)量進(jìn)行解答；
③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(jì)算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏大，測(cè)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(jì)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(jì)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；
（6）根據(jù)檢驗(yàn)鐵離子遇到硫氰根離子溶液顯示紅色進(jìn)行解答．

解答 解：（1）為了使檢測(cè)更準(zhǔn)確，需要將茶葉燒成灰粉，將樣品中的有機(jī)物完全分解，將鈣、鐵等微量元素轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì)，
故答案為：使樣品中的有機(jī)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(yàn)氫氧化鐵沉淀中是否洗滌干凈，可以通過(guò)檢驗(yàn)氫氧化鐵中是否混有鈣離子進(jìn)行判斷，方法為：取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加碳酸鈉溶液，若無(wú)白色沉淀則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈，
故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，滴加碳酸鈉溶液，若無(wú)白色沉淀則說(shuō)明沉淀已洗滌干凈；
（4）①將濾液C稀釋至500mL時(shí)需要使用到容量瓶，滴定操作中需要使用滴定管和錐形瓶，即B、C、D正確，
故答案為：B、C、D；
②滴定結(jié)束之前溶液為無(wú)色，滴定結(jié)束時(shí)高錳酸鉀溶液過(guò)量，溶液變?yōu)樽仙�，所以滴定終點(diǎn)顏色變化為：無(wú)色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色，
故答案為：無(wú)色變?yōu)樽仙�或高錳酸鉀溶液不褪色；
③滴定到終點(diǎn)，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(jì)算出的消耗的高錳酸鉀溶液體積偏高，計(jì)算出的鈣離子消耗的草酸根離子物質(zhì)的量偏高，則測(cè)定的鈣元素含量將偏高，
故答案為：偏高；
（5）8.04g草酸銨的物質(zhì)的量為：$\frac{8.04g}{124g/mol}$=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0.015mol，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%；
（6）濾液A中含有鐵離子，可以通過(guò)檢驗(yàn)濾液A來(lái)驗(yàn)證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，方法為：取少量的濾液A，滴入硫氰化鉀溶液，溶液變成紅色，證明溶液中存在鐵離子，也證明離子茶葉中含有鐵元素，
故答案為：加入KSCN溶液，溶液呈紅色．

點(diǎn)評(píng) 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(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，題目難度較大，注意掌握性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)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(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．