Question

某同學從報刊上了解到菠菜中富含可溶性草酸鹽和碳酸鹽，決定用實驗驗證這一事實并檢測草酸鹽含量．進一步查閱資料得知，草酸（H₂C₂O₄）是酸性強于醋酸的二元有機酸，還是一種還原性較強的物質，如2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，草酸鈣（CaC₂O₄）不溶于水和醋酸，能溶于強酸：CaC₂O₄+2H⁺=H₂C₂O₄+Ca²⁺．
（1）設計實驗方案驗證菠菜中含有草酸鹽和碳酸鹽，補充完成實驗步驟、預期現象和結論．
限選試劑：1mol?L^-1H2SO₄、1mol?L^-1HCl、0.1mol?L^-1NaOH、1mol?L^-1CaCl₂、0.01mol?L^-1KMnO₄、澄清石灰水．

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：將菠菜研磨后，浸泡、過濾得到澄清待測溶液．
步驟2：調節溶液至弱堿性，滴加足量CaCl2溶液．	出現白色沉淀，說明菠菜中可能含有草酸鹽和碳酸鹽．
步驟3：取步驟2的沉淀于試管中，______	______
步驟4：______	______

（2）要準確測定菠菜中草酸鹽含量，請回答有關問題：
①操作：取m g菠菜樣品，將其中草酸鹽轉化為CaC₂O₄沉淀分離出來，用鹽酸溶解后，將溶液轉入______中加水配制成100mL溶液．每次用______移取25.00mL該溶液，用0.0100mol?L^-1KMnO₄標準溶液滴定，平均消耗標準溶液V mL．
②計算：菠菜中草酸鹽（以C₂O₄^2-）的質量分數為______．（只列式不計算．C₂O₄^2-的化學式量為88）
③討論：用標準KMnO₄溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、過濾得到的溶液，結果可能偏高，原因是______．

Answer 1

解：（1）步驟3：目的是驗證菠菜中含有碳酸鹽，選用稀鹽酸溶解沉淀，方法是：加入足量1 mol?L^-1 HCl，將產生的氣體通入足量澄清石灰水中，現象是沉淀溶解，澄清石灰水變渾濁，說明菠菜中含有碳酸鹽；
步驟4：操作目的是驗證草酸鹽的存在，利用草酸鹽具有還原性，方法是；向步驟3得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L^-1 KMnO₄，現象是溶液紫紅色褪去，說明菠菜中含有草酸鹽，
故答案是：

實驗步驟	預期現象和結論
步驟3：加入足量1 mol?L-1 HCl，將產生的氣體通入足量澄清石灰水中．	沉淀溶解，澄清石灰水變渾濁，說明菠菜中含有碳酸鹽．
步驟4：向步驟3得到的溶液中滴加幾滴0.01 mol?L-1 KMnO4	溶液紫紅色褪去，說明菠菜中含有草酸鹽．

（2）①配制100mL溶液需要100mL容量瓶；草酸（H₂C₂O₄）是酸性強于醋酸的二元有機酸，量取草酸溶液選用酸式滴定管，
故答案是：100mL容量瓶； 酸式滴定管；
②根據反應2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O，找出關系式：5C₂O₄^2-～2KMnO₄，
菠菜中草酸鹽（以C₂O₄^2-）的質量分數為：×100%=×100%，

故答案是：×100%；
③用標準KMnO₄溶液直接滴定菠菜研磨、浸泡、過濾得到的溶液，結果可能偏高，若是菠菜中含有能夠和高錳酸鉀溶液反應的物質，會使結果偏高，
故答案是：菠菜中還含有其他還原性物質，能與KMnO₄反應．
分析：（1）步驟3驗證沉淀中是否含有碳酸鹽沉淀，選用鹽酸不能使用硫酸；用澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳氣體，根據實驗現象證明碳酸鹽的存在；
步驟4利用草酸的還原性，加入高錳酸鉀溶液進行驗證，高錳酸鉀褪色證明菠菜中含有草酸鹽；
（2）①配制一定物質的量濃度的溶液用到容量瓶；草酸顯示酸性，需要使用酸式滴定管量取草酸溶液；
②根據反應方程式計算出草酸的物質的量，再求出菠菜樣品中草酸的質量分數；
③根據結果偏高，可能是消耗的高錳酸鉀溶液偏大引起的進行分析．
點評：本題考查了菠菜組成及含量的測定，將化學與社會實際聯系在一起，充分考查了學生的分析、理解能力，本題難度稍大．