Question

已知高錳酸鉀、二氧化錳在酸性條件下能將草酸鈉（Na₂C₂O₄）氧化：
MnO

- 4

+C₂O

2- 4

+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）；
MnO₂+C₂O

2- 4

+H⁺→Mn²⁺+CO₂↑+H₂O（未配平）．
為測(cè)定某軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，準(zhǔn)確稱(chēng)量1.20g軟錳礦樣品，加入2.68g草酸鈉固體，再加入足量的稀硫酸并加熱（雜質(zhì)不參加反應(yīng)），充分反應(yīng)后冷卻，將所得溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中用蒸餾水稀釋至刻度，從中取出25.0mL，用0.0200mol?L^-1高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定．當(dāng)加入20.0mL溶液時(shí)恰好完全反應(yīng)，試根據(jù)以上信息完成下列各題：
（1）配平上述兩個(gè)離子方程式：

2

MnO

1 4

+

5

C₂O

2- 4

+

16

H⁺═

2

Mn²⁺+

10

CO₂↑+

8

H₂O；

1

MnO₂+

1

C₂O

2- 4

+

4

H⁺═

1

Mn²⁺+

2

CO₂↑+

2

H₂O．
（2）欲求得軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還缺一個(gè)數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)是

容量瓶的容積

（填數(shù)據(jù)所代表的意義）．
（3）若該數(shù)據(jù)的數(shù)值為250，求該軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析：（1）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒、電荷守恒確定其它物質(zhì)的系數(shù)．
反應(yīng)中MnO₂→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+2價(jià)，共降低2價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為2，故MnO₂系數(shù)為1，C₂O₄^2-系數(shù)為1，再根據(jù)元素守恒、電荷守恒確定其它物質(zhì)的系數(shù)．
（2）錳酸鉀溶液滴定稀釋后25.0mL溶液中未反應(yīng)的C₂O₄^2-，需要知道總共剩余的C₂O₄^2-，才能計(jì)算二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要知道稀釋后溶液的體積．
（3）計(jì)算出滴定250 mL稀釋后的溶液，消耗的n（MnO₄^-），MnO₂與MnO₄^-獲得的電子等于2.68g草酸鈉提供的電子，即n（MnO₂）×2+n（MnO₄^-）×5=n（C₂O₄^2-）×2，據(jù)此計(jì)算n（MnO₂），進(jìn)而計(jì)算MnO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+7價(jià)降低為+2價(jià)，共降低5價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為10，故MnO₄^-系數(shù)為2，C₂O₄^2-系數(shù)為5，再根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺系數(shù)為2、CO₂系數(shù)為10，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為16，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O系數(shù)為8，配平后離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O．
反應(yīng)中MnO₂→Mn²⁺，錳元素化合價(jià)由+4價(jià)降低為+2價(jià)，共降低2價(jià)，C₂O₄^2-→CO₂，碳元素化合價(jià)由+3價(jià)升高為+4，共升高2價(jià)，化合價(jià)最小公倍數(shù)為2，故MnO₂系數(shù)為1，C₂O₄^2-系數(shù)為1，再根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺系數(shù)為1、CO₂系數(shù)為2，根據(jù)電荷守恒可知H⁺系數(shù)為4，根據(jù)氫元素守恒可知H₂O系數(shù)為2，配平后離子方程式為MnO₂+C₂O₄^2-+4H⁺=Mn²⁺+2CO₂+2H₂O．
故答案為：2、5、16=2、10、8； 1、1、4=1、2、2．
（2）錳酸鉀溶液滴定稀釋后25.0mL溶液中未反應(yīng)的C₂O₄^2-，需要知道總共剩余的C₂O₄^2-，才能計(jì)算二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還需要知道稀釋后溶液的體積，即該體積為容量瓶的容積．
故答案為：容量瓶的容積．
（3）n（C₂O₄^2-）=

2.68g

134g/mol

=0.02 mol，
滴定250 mL稀釋后的溶液，消耗n（MnO₄^-）=0.0200 mol?L^-1×0.02 L×10=0.004 mol，
根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子數(shù)相等，有：
n（MnO₂）×2+0.004 mol×5=0.02 mol×2，
所以n（MnO₂）=0.01 mol，
所以w（MnO₂）=

0.01mol×87g/mol

1.20g

×100%=72.5%．
答：該軟錳礦中二氧化錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.5%．

點(diǎn)評(píng)：考查氧化還原反應(yīng)配平、氧化還原反應(yīng)滴定運(yùn)用、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，（3）中利用電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算，比利用關(guān)系式計(jì)算更簡(jiǎn)便，注意氧化還原反應(yīng)計(jì)算中守恒思想的運(yùn)用．