Question

【題目】醫(yī)學(xué)上常用酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液的反應(yīng)用于測(cè)定血鈣的含量回答下列問(wèn)題：

(1)配平以下離子方程式，并用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：

______+_____MnO4-+_____H2C2O4＝_____CO2↑+_____Mn2++____。

(2)該反應(yīng)中的還原劑是______。

(3)反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，則消耗KMnO4的物質(zhì)的量為______mol。

(4)將一定質(zhì)量的鎂、鋁合金投入100 mL一定物質(zhì)的量濃度的HCl中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5 mol·L-1NaOH溶液到過(guò)量，生成沉淀的質(zhì)量與加入的NaOH溶液體積關(guān)系如下圖。

①原合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是___________。

②鹽酸的物質(zhì)的量濃度是_____________。

Answer 1

【答案】6H++2MnO4-+5H2C2O4＝10CO2↑+2Mn2++8H2O H2C2O4 0.08 36% 8mol/L

【解析】

（1）根據(jù)電子得失守恒、原子守恒以及電荷守恒分析解答；

（2）所含元素化合價(jià)升高的物質(zhì)是還原劑；

（3）根據(jù)Mn元素的化合價(jià)變化計(jì)算轉(zhuǎn)移電子數(shù)；

（4）由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：HCl+NaOH＝NaCl+H2O；繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時(shí)沉淀為Mg（OH）2和Al（OH）3，溶液為氯化鈉溶液；再繼續(xù)滴加NaOH溶液，沉淀的量開始減少，到沉淀量最小時(shí)，沉淀為Mg（OH）2，結(jié)合圖像和反應(yīng)的方程式分析解答。

（1）反應(yīng)中Mn元素從+7價(jià)降低到+2價(jià)，得到5個(gè)電子，草酸中C元素化合價(jià)從+3價(jià)升高到+4價(jià)失去1個(gè)電子，根據(jù)電子得失守恒可知轉(zhuǎn)移電子是10個(gè)，因此根據(jù)原子守恒以及電荷守恒可知反應(yīng)的方程式為6H++2MnO4-+5H2C2O4＝10CO2↑+2Mn2++8H2O；

（2）草酸中碳元素化合價(jià)從+3價(jià)升高到+4價(jià)失去電子，被氧化，因此該反應(yīng)中的還原劑是H2C2O4；

（3）反應(yīng)中Mn元素從+7價(jià)降低到+2價(jià)，得到5個(gè)電子，因此若反應(yīng)轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，則消耗KMnO4的物質(zhì)的量為0.4mol÷5＝0.08mol；

（4）①由圖可知，從開始至加入NaOH溶液20mL，沒有沉淀生成，說(shuō)明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為HCl+NaOH＝NaCl+H2O。繼續(xù)滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時(shí)沉淀為Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液為氯化鈉溶液。再繼續(xù)滴加NaOH溶液，氫氧化鋁沉淀逐漸溶解，到沉淀量最小時(shí)，沉淀完全為Mg(OH)2，根據(jù)圖象可知，溶解Al(OH)3消耗NaOH的物質(zhì)的量為：5mol/L×（0.18L-0.16L）=0.1mol，則根據(jù)方程式Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O可知n[Al(OH)3]=n（NaOH）=0.1mol，由鋁元素守恒可知，n（Al）=n[Al(OH)3]=0.1mol，所以m（Al）=0.1mol×27g/mol=2.7g；生成0.1molAl(OH)3沉淀消耗NaOH的物質(zhì)的量為：0.1mol×3=0.3mol，則生成氫氧化鎂沉淀消耗NaOH的物質(zhì)的量為：5mo/L×（0.16L-0.02L）－0.3mol=0.4mol，所以根據(jù)Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓可知n[Mg（OH）2]=0.5n（NaOH）=0.2mol，根據(jù)鎂元素守恒可知：n（Mg）=n[Mg(OH)2]=0.2mol，所以m（Mg）=0.2mol×24g/mol=4.8g，所以原合金中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是2.7g/7.5g×100%＝36%；

②加入20mLNaOH溶液，恰好中和剩余的鹽酸，此時(shí)溶液中溶質(zhì)為AlCl3、MgCl2、NaCl，根據(jù)氯元素守恒有n（HCl）=3n（AlCl3）+2n（MgCl2）+n（NaCl），根據(jù)鈉元素守恒此時(shí)溶液中n（NaCl）=n（NaOH）=0.02L×5mol/L=0.1mol，所以n（HCl）=3×0.1mol+2×0.2mol+0.1mol=0.8mol，原鹽酸的物質(zhì)的量濃度為0.8mol÷0.1L=8mol/L。