Question

【題目】醫學上常用酸性高錳酸鉀溶液和草酸溶液的反應用于測定血鈣的含量回答下列問題：

(1)配平以下離子方程式，并用單線橋表示電子轉移的方向和數目：

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

(2)該反應中的還原劑是______。

(3)反應轉移了0.4mol電子，則消耗KMnO4的物質的量為______mol。

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

①原合金中鋁的質量分數是___________。

②鹽酸的物質的量濃度是_____________。

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）所含元素化合價升高的物質是還原劑；

（3）根據Mn元素的化合價變化計算轉移電子數；

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

（1）反應中Mn元素從+7價降低到+2價，得到5個電子，草酸中C元素化合價從+3價升高到+4價失去1個電子，根據電子得失守恒可知轉移電子是10個，因此根據原子守恒以及電荷守恒可知反應的方程式為6H++2MnO4-+5H2C2O4＝10CO2↑+2Mn2++8H2O；

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

（3）反應中Mn元素從+7價降低到+2價，得到5個電子，因此若反應轉移了0.4mol電子，則消耗KMnO4的物質的量為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，說明原溶液中鹽酸溶解Mg、Al后有剩余，此時發生的反應為HCl+NaOH＝NaCl+H2O。繼續滴加NaOH溶液，到沉淀量最大，此時沉淀為Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液為氯化鈉溶液。再繼續滴加NaOH溶液，氫氧化鋁沉淀逐漸溶解，到沉淀量最小時，沉淀完全為Mg(OH)2，根據圖象可知，溶解Al(OH)3消耗NaOH的物質的量為：5mol/L×（0.18L-0.16L）=0.1mol，則根據方程式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的物質的量為：0.1mol×3=0.3mol，則生成氫氧化鎂沉淀消耗NaOH的物質的量為：5mo/L×（0.16L-0.02L）－0.3mol=0.4mol，所以根據Mg2++2OH－＝Mg(OH)2↓可知n[Mg（OH）2]=0.5n（NaOH）=0.2mol，根據鎂元素守恒可知：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量分數是2.7g/7.5g×100%＝36%；

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