Question

白菜中含有钙铁等元素，某化学小组设计如下方案测定干白菜中钙元素的质量分数。首先取10.00g干白菜叶，灼烧得白菜灰粉进行下列实验：

（1）实验前要先将干白菜叶样品高温灼烧成灰粉，其主要目的是使样品中的有机物完全分解，使干白菜叶中的钙、铁元素溶解完全，灼烧用到的部分仪器有       

A．坩埚   B．蒸发皿        C．玻璃棒        D．泥三角

（2）写出从滤液A→沉淀D的离子反应方程式                    。

（3）用KMnO₄标准溶液滴定滤液C：先将滤液C稀释至500 mL，再取其中的25．00 mL溶液，用硫酸酸化后，用0.100 0 mol·L^-1’的KMnO₄标准溶液滴定，终点时消耗KMnO₄溶液10.00mL。

发生的反应为：

①滴定的过程中，同学们发现一个现象：向C溶液中加入第一滴KMnO₄溶液时，需要振摇锥形瓶较长时间才能褪色，当溶液褪色后，再滴入KMnO₄溶液，则迅速褪色，直至达到终点；为了加快滴入第一滴KMnO₄溶液时的褪色速度，可采取的方法是       .（选择合适的选项）

A．适当加热锥形瓶内溶液          B．在锥形瓶内加少量水

C．在锥形瓶内加适量乙醇          D．在锥形瓶内加入几滴MnSO₄溶液

②判断滴定达到终点的方法是                        。

（4）原干白菜叶中钙元素的质量分数为                       。

（5）为保证实验精确度，沉淀D及E需要分别洗涤，并将洗涤液转移回母液中，试判断沉淀D已经洗涤干净的方法是                 。如果沉淀E未洗涤，或未将洗涤液转移回母液，则测得的钙元素质量分数      （填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

Answer

（共13分）化学反应式或方程式未配平的均扣1分

（1） ACD（2分，少选1个扣1分，有错选不得分）

（2） Fe3＋＋3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓＋3NH4+（2分，“NH3·H2O”写成“NH3＋H2O”不扣分；无“↓”得1分，写成化学方程式不得分）

（3）① AD  （2分，少选1个扣1分，有错选不得分）

② 滴入最后一滴KMnO4溶液后，溶液显红色且半分钟内溶液不褪色。（1分，提到“溶液显紫色”或“紫色”或“紫红色”或“红色”即可得分）

（4）4.000%（3分，有效数字不考虑）

（5）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加Na2CO3溶液，若无沉淀产生，则已洗涤干净；（2分，试剂1分，结论1分，其他合理方法也给分）

偏高（1分）

【解析】

试题分析：首先要弄清楚整个钙元素质量分数测定的工艺流程。将白菜经过一系列的操作，得到滤液A，滤液A中含有的离子有Fe3＋、Ca2+。加入氨水调解pH=6的目的是将Fe3＋除去，然后得到滤液B和沉淀D Fe(OH)3，向滤液B中加入草酸铵，目的是将Ca2+沉淀变成草酸钙，即白色沉淀E。通过测定白色沉淀E的质量来测定白菜中钙元素的质量分数。

灼烧干白菜叶所需要的仪器主要有：坩埚，玻璃棒，酒精灯，泥三角。而蒸发结晶操作采用蒸发皿。

从滤液A→沉淀D的离子反应方程式为：Fe3＋＋3NH3·H2O＝Fe(OH)3↓＋3NH4+

滤液C中有过量的草酸铵，通过用高锰酸钾溶液来测定过量的草酸铵，从而可以得出与Ca2+反应的草酸铵，从而计算出钙离子的含量。

①为了加快滴入第一滴KMnO4溶液时的褪色速度，即加快反应速度，可以适当的加热锥形瓶内的溶液，也可以加入几滴MnSO4溶液，因为Mn2+有催化该反应速度的作用。

②当反应达到滴定终点时，也就是最后一滴高锰酸钾溶液滴入，草酸根已经消耗完了，此时溶液由无色变成紫色，并且30s内不褪色，即滴定达到终点。

原干白菜叶中钙元素的质量分数的测定。

滤液中过量的n（C2O42-）=n（MnO4-）=×0.1×0.01=0.0025 mol

则与Ca2+反应的草酸根n（C2O42-）==0.01mol

即：n（Ca2+）= n（C2O42-）=0.01mol

w（Ca）==4.000%

（5）判断沉淀是否洗净，则要看沉淀上是否附有可溶性的离子，所以取最后一次洗涤的滤液，检测滤液中是否含有Ca2+ 即可。具体操作：取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加Na2CO3溶液，若无沉淀产生，则已洗涤干净。沉淀E为草酸钙，沉淀上可能附有可溶性离子如：C2O42-。若未洗涤，则后面用高锰酸钾溶液滴定滤液中的C2O42-，则消耗的高锰酸钾的量偏少，那么与钙离子反应的草酸根离子的量则偏高，最终测得的白菜叶中的钙离子的含量偏高。

考点：考查元素的定量分析实验，包含实验分析流程、所需要的仪器、实验定量分析的原理。