Question

【題目】茶葉中含有多種有益于人體健康的有機成分及鈣、鐵等微量金屬元素，某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計方案用以檢驗?zāi)称放撇枞~中鐵元素的存在并測定鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(已知CaC2O4為白色沉淀物質(zhì))。首先取200g茶葉樣品進行如圖操作：

已知：①文獻資料顯示：某些金屬離子的氫氧化物完全沉淀時的pH為：Ca(OH)2：13，Fe(OH)3：4.1

②(NH4)2C2O4溶液顯酸性。

（1）實驗前要先將茶葉樣品高溫灼燒為灰粉，需要用到的實驗儀器有酒精燈、三腳架、玻璃棒、泥三角________，其主要目的是___________________。

A．蒸發(fā)皿 B．坩堝C．石棉網(wǎng)

（2）從濾液A→沉淀D的過程中需要加入的物質(zhì)X可以選擇________。

A．CaO B．Ca(OH)2C．NH3·H2O

（3）用酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定濾液C時發(fā)生的反應(yīng)為：5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O。將濾液C稀釋至250mL，取25.00mL溶液，用硫酸酸化后，用0.10mol·L－1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，終點時消耗KMnO4溶液體積如表所示：

編號	KMnO4溶液體積/mL
1	19.98
2	22.00
3	20.02

①此步操作過程中需要用到圖示中哪些儀器________

②滴定達到終點時的現(xiàn)象是__________________________。

③為保證實驗精確度，沉淀D及E需要分別洗滌，并將洗滌液轉(zhuǎn)移回母液中，若不洗滌沉淀D，會使測定的鈣元素的含量________(偏低、偏高、無影響，下同)，若不洗滌沉淀E，會使測定的鈣元素的含量________。

④原茶葉中鈣元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。(用含a的代數(shù)式表示，已知(NH4)2C2O4的摩爾質(zhì)量為124g·mol－1)。

（4）可以通過檢驗濾液A來驗證該品牌茶葉中是否含有鐵元素，所加試劑及實驗現(xiàn)象是_______________、________________。

Answer 1

【答案】B 使樣品中的有機物完全分解，便于后續(xù)檢測 C BCD 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘不恢復(fù)原色 偏低 偏高 －0.01 KSCN溶液 溶液呈紅色

【解析】

茶葉中含鈣、鐵等微量金屬元素，灼燒后加稀硫酸，灼燒過程中茶葉中的有機物分解，鐵元素被氧化成Fe3+，則濾液A中主要金屬陽離子為Ca2+、Fe3+等，接著調(diào)節(jié)pH將Fe3+沉淀，從而除去，故得到的沉淀D是氫氧化鐵，則濾液B中主要含Ca2+，加草酸銨發(fā)生反應(yīng)Ca2++C2O42-=CaC2O4↓，故得到的沉淀E是草酸鈣，濾液C中含有有未反應(yīng)的(NH4)2C2O4和反應(yīng)生成的硫酸銨；

測定鈣元素含量的原理為：利用定量的草酸銨沉淀鈣元素，測定剩余的草酸根的量，從而確定沉淀的量，繼而確定鈣元素的含量。

(1)灼燒時需要用到的儀器有酒精燈、三腳架、玻璃棒、泥三角和坩堝；高溫灼燒可以使樣品中的有機物完全分解，便于后續(xù)檢測；

(2)濾液A中加入X的目的是使pH升高從而沉淀鐵離子，因本實驗要測定Ca元素的含量，所以不能引入Ca元素，所以X可以選擇一水合氨，即C；

(3)①將濾液C稀釋至250mL時需要使用到250mL容量瓶，滴定操作中需要使用酸式滴定管和錐形瓶，即BCD正確；

②滴定結(jié)束之前溶液為無色，滴定結(jié)束時高錳酸鉀溶液過量，溶液變?yōu)樽仙�，所以滴定終點顏色變化為滴入最后一滴KMnO4，溶液由無色變?yōu)樽仙�，且半分鐘不恢�?fù)原色；

③沉淀D表面可能附著鈣元素，若不洗滌導(dǎo)致生成的草酸鈣沉淀偏低，從而使測定的鈣元素含量偏低；沉淀E表面可能附著有未反應(yīng)的草酸銨，若不洗滌會使消耗的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液偏少，間接計算出的生成的沉淀的量偏大，從而使測定的鈣元素含量偏高；

④表格數(shù)據(jù)中第2組數(shù)據(jù)偏差較大，所以舍去，則消耗的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液的平均體積為20.00mL，根據(jù)方程式5C2O42-＋2MnO4-＋16H＋===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O，可知25.00mL稀釋后的濾液C中含n剩(C2O42-)=×0.02L×0.10mol·L－1=0.005mol，則濾液C中n剩(C2O42-)=0.005mol×=0.05mol， n總(C2O42-)=，則與Ca2+反應(yīng)的n(C2O42-)=，根據(jù)反應(yīng)Ca2++C2O42-=CaC2O4↓可知n(Ca2+)=，所以Ca元素的含量為=(－0.01)；

(4)濾液A中有鐵離子，取少量的濾液A，滴入KSCN溶液，溶液變成紅色，證明溶液中存在鐵離子，即茶葉中含有鐵元素。