Question

(12 分)硫酸鈉-過氧化氫加合物(xNa₂SO₄ ·yH₂O₂ ·zH₂O)的組成可通過下列實驗測定：①準確稱取1. 7700 g 樣品，配制成100. 00 mL 溶液A。②準確量取25. 00 mL 溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌、干燥至恒重，得到白色固體0. 5825 g。③準確量取25. 00 mL 溶液A，加適量稀硫酸酸化后，用0. 02000 mol·L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液25. 00 mL。H₂O₂與KMnO₄反應的離子方程式如下：2MnO₄^- +5H₂O₂+6H^＋=2Mn^2＋+8H₂O+5O₂↑
(1)已知室溫下BaSO₄的K_sp ="1." 1伊10-10，欲使溶液中c(SO₄^2－ )≤1. 0×10^-6 mol·L^-1，應保持溶液中c(Ba^2＋)≥          mol·L^-1。
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO₄^- 被還原為MnO₂，其離子方程式為                   。
(3)通過計算確定樣品的組成(寫出計算過程)。

Answer 1

(1)1. 1×10^-4
(2)2MnO₄^－+3H₂O₂=2MnO₂↓+3O₂↑+2OH^－+2H₂O
(3)n(Na₂SO₄)= n(BaSO₄)=" 0." 5825g/233g·mol^－1 ="2." 50×10^-3 mol
2MnO₄^- +5H₂O₂+6H^＋=2Mn^2＋+8H₂O+5O₂↑
n(H₂O₂)= 5/2×0. 02000 mol·L^-1×25. 00 mL/1000 mL·L^-1 ="1." 25×10^-3mol
m(Na₂SO₄)=" 142" g·mol^－1×2. 50×10^-3 mol="0." 355 g
m(H₂O₂)=" 34" g·mol^－1×1. 25×10^-3 mol="0." 0425 g
n(H₂O)=（1. 7700 g×25. 00 mL/100. 00mL-0. 355 g-0. 0425 g）/18 g·mol^－1 ="2." 50×10^-3mol
x ：y ：z =n(Na₂SO₄) ：n(H₂O₂) ：n(H₂O)=" 2" ：1 ：2
硫酸鈉-過氧化氫加合物的化學式為2Na₂SO₄·H₂O₂·2H₂O

(1)根據Ksp可得出c(Ba²⁺)=Ksp/c(SO₄^2-)=1.1×10^-10/1.0×10^-6="1." 1×10^-4。(2)根據條件可知，非酸性條件下，MnO₄^－被還原為MnO₂，則H₂O₂被氧化，產物只能為O₂，根據得失電子守恒，確定出MnO₄^－ 和H₂O₂前的系數，再根據電荷守恒，確定出產物中含有OH^－。(3)由②組數據可知沉淀為BaSO₄，根據元素S守恒，可得出：n(Na₂SO₄)= n(BaSO₄)=" 0." 5825g/233g·mol^-1 ="2." 50×10^-3 mol；由③組數據，在結合反應2MnO₄^— +5H₂O₂+6H⁺==2Mn²⁺+8H₂O+5O₂↑，可得出n(H₂O₂)= 0.02mol/L×25×10^-3L×5/2=1.25×10^-3mol；再根據樣品的質量，通過質量的關系得出樣品中H₂O的質量，進一步得出n(H₂O)，即m(Na₂SO₄)=" 142" g·mol^-1 ×2. 50×10^-3 mol="0.355" g ，m(H₂O₂)=" 34" g·mol^-1 ×1. 25×10^-3 mol="0." 0425 g，所以n(H₂O)="[1." 7700 g×25. 00 mL/100. 00mL－0. 355 g－0. 0425 g]/18g·mol^-1 =2.50×10^-3mol，故有：x:y:z=n(Na₂SO₄):n(H₂O₂):n(H₂O)= 2:1:2。所以，硫酸鈉－過氧化氫加合物的化學式為2Na₂SO₄·H₂O₂·2H₂O。
【考點定位】物質組成的定量檢測