Question

(12分)某科研小组在900℃的空气中合成出化学式为La₂Ca₂MnO_x的超导体材料，其中La以+3价存在。为确定x的值，进行如下分析：

步骤1：准确称取0.5250g超导体材料样品，放入锥形瓶中，加25.00mL0.06000mol·L^-1 Na₂C₂O₄溶液(过量)和25mL 6mol·L^-1 HNO₃溶液，在6070℃下充分摇动，约半小时后得到无色透明溶液A(该条件下，只有Mn元素被还原为Mn²⁺，Na₂C₂O₄被氧化为CO₂)。

步骤2：用0.02000mol·L^-1 KMnO₄溶液滴定溶液A至终点，消耗10.00mL KMnO₄溶液。

（1）步骤1反应后溶液中Mn²⁺的物质的量浓度为0.02000mol·L^-1。常温下，为防止Mn²⁺形成Mn(OH)₂沉淀，溶液的pH的范围为      [已知Mn(OH)₂的K_sp=2.0×10^-13]。

（2）步骤2滴定终点的现象是          。

（3）步骤2滴定终点读数时俯视刻度，其他操作都正确，则所测x的值将         (填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

（4）求x的值(写出计算过程)。

Answer

（1）pH≤8.5

（2）溶液变成浅红色，且半分钟内不褪色

（3）偏大

（4）样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾：

10.00 mL×0.02000 mol·L-1=0.2000 mmol

2Mn 5C2

0.2000 mmol 0.5000 mmol

样品溶解过程所消耗的C2量：

25.00 mL×0.06000 mol·L-1-0.5000 mmol=1.000 mmol

La2Ca2MnOx中Mn的化合价为(2x-10)

La2Ca2MnOx中锰得电子数与C2失电子数相等：

×(2x-10-2)=2×1.000×10-3

解得：x=7

【解析】

试题分析：（1）已知Mn(OH)2的Ksp=2.0×10-13=c(Mn2+)×c(OH-)2，c(OH-)==mol/L， c(H+)==，pH=8.5，要防止锰离子变成氢氧化锰沉淀，故pH≤8.5；

（2）当溶液变成浅红色，且半分钟内不褪色时，说明到达了滴定终点；

（3）终点读数时俯视刻度时，会导致滴定结果偏大；

（4）样品溶解后，滴定消耗高锰酸钾：

10.00 mL×0.02000 mol·L-1=0.2000 mmol

2Mn2+---------------5C2O42-

0.2000 mmol 0.5000 mmol

样品溶解过程所消耗的C2O42-量：25.00 mL×0.06000 mol·L-1-0.5000 mmol=1.000 mmol

La2Ca2MnOx中Mn的化合价为(2x-10) ，La2Ca2MnOx中锰得电子数与C2O42-失电子数 相等：

×(2x-10-2)=2×1.000×10-3 解得：x=7

考点：滴定终点的判断，滴定的相关计算，pH的计算