Question

CuSO₄溶液與K₂C₂O₄溶液反應，得到一種藍色結晶水合物晶體。通過下述實驗確定該晶體的組成：
①稱取0.1680g晶體，加入過量的H₂SO₄溶液，使樣品溶解后加入適量水，加熱近沸，用0.02000mol·L^-1KMnO₄溶液滴定至終點（溶液變為淺紫紅色），消耗20.00mL。
②接著將溶液充分加熱，使淺紫紅色變為藍色，此時MnO^—₄轉化為Mn²⁺并釋放出O₂。
③冷卻后加入2g KI固體（過量）和適量Na₂CO₃，溶液變為棕色并生成沉淀。
④用0.05000mol·L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定，近終點加指示劑，滴定至終點，消耗10.00mL。
已知：2MnO^—₄+5H₂C₂O₄+6H⁺==2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
2Cu²⁺+4I^—=2CuI↓+I₂
2Na₂S₂O₃+I₂=2NaI+Na₂S₄O₆
（1）步驟②中發生反應的離子方程式為                  。
（2）步驟④中加入的指示劑為              。
（3）通過計算寫出藍色晶體的化學式（寫出計算過程）。

Answer 1

（1）4MnO₄^- +12H⁺=4Mn²⁺+5O₂↑+6H₂O
（2）淀粉溶液
（3）n(C₂O₄^2-)=0.02000×20.00×10^-3×5/2=1.00×10^-3mol
n(Cu²⁺)=0.05000×10.00×10^-3=5.00×10^-4mol 
根據電荷守恒可知，晶體還含有陽離子K+，
n(K⁺)=2×1.00×10^-3-2×5.00×10^-4=1.00×10^-3mol
故晶體的化學式為K₂Cu(C₂O₄)₂·xH₂O
m(H₂O)=0.1680-5.00×10^-4×318=0.009g
n(H₂O)=0.009/18=5.00×10^-4mol
故晶體的化學式為K₂Cu(C₂O₄)₂·H₂O

解析試題分析：本題測定物質組成的綜合計算題，(2)有碘單質參與或生成的反應均可以用淀粉作為反應是否完全的依據；（3）根據第①步反應可以計算出C₂O₄^2-的量，n(C₂O₄^2-)=0.02000×20.00×10^-3×5/2=1.00×10^-3mol
第②是除去溶液中多余的高錳酸鉀溶液，第③④可以計算出銅離子的量
n(Cu²⁺)=0.05000×10.00×10^-3=5.00×10^-4mol 
根據電荷守恒可知，晶體還含有陽離子K+，
n(K⁺)=2×1.00×10^-3-2×5.00×10^-4=1.00×10^-3mol
故晶體的化學式為K₂Cu(C₂O₄)₂·xH₂O
然后再根據總質量計算出結晶水的量，m(H₂O)=0.1680-5.00×10^-4×318=0.009g
n(H₂O)=0.009/18=5.00×10^-4mol
故晶體的化學式為K₂Cu(C₂O₄)₂·H₂O
考點：考查以工業測定物質組成而設計的計算題，涉及離子方程式書寫，滴定指示劑選擇、根據守恒計算等有關問題。