Question

（14分）茶叶中含有多种有益于人体健康的有机成分及钙、铁等微量金属元素，某化学研究性学习小组设计方案用以测定某品牌茶叶中钙元素的质量分数并检验铁元素的存在（已知CaC₂O₄为白色沉淀物质）。首先取200g茶叶样品焙烧得灰粉后进行如下操作：

请回答下列有关问题：

（1）文献资料显示，某些金属离子的氢氧化物完全沉淀的pH为：

离子
完全沉淀时的pH	13	3．7

实验前要先将茶叶样品高温灼烧成灰粉，需用到的仪器有__________________。

①酒精灯 ②蒸发皿 ③坩埚 ④泥三角 ⑤三脚架 ⑥铁架台

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

（3）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___________________________。

（4）用KMnO₄标准溶液滴定C溶液时所发生的反应为：

5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16⁺=10CO₂↑+2Mn^2＋+8H₂O。现将滤液C稀释至500 mL，再取其中的25．00 mL溶液，用硫酸酸化后，用0．1000mol·L^-1的KMnO₄标准溶液滴定，终点时消耗KMnO₄溶液10．00 mL。

①此步操作过程中一定需要用到下列哪些仪器（填写序号）_____________；

②达到滴定终点时，溶液的颜色变化是_______________；

③滴定到终点，静置后如图读取KMnO₄标准溶液刻度数据，则测定钙元素含量将__________（填“偏高”、“偏低”、“无影响”）。

（5）可以通过检验滤液A来验证该品牌茶叶中是否含有铁元素，所加试剂及实验现象是______________。

（6）原茶叶中钙元素的质量分数为____________________。

Answer

20．（14分）

（1）①③④⑤；（2）Fe3＋+3NH3•H2O =Fe（OH）3↓+3NH4＋

（3）取最后一次洗涤液少许于试管中，滴加Na2CO3或BaCl2溶液，若无沉淀产生，则已洗净；

（4）①B、C、D、；②无色变为紫色或高锰酸钾溶液不退色；③偏高

（5）KSCN溶液，溶液呈红色。（6）0．2%

【解析】

试题分析：（1）高温灼烧固体，用到的仪器有酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架、坩埚钳，所以选①③④⑤。

（2）滤液中含有铁离子，铁离子与氨水反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe3＋+3NH3•H2O =Fe（OH）3↓+3NH4＋ ．

（3）检验氢氧化铁沉淀中是否洗涤干净，可以通过检验氢氧化铁中是否混有钙离子进行判断，方法为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，则已洗净；

（4）①将滤液C稀释至500mL时需要使用到容量瓶，滴定操作中需要使用滴定管和锥形瓶，即B、C、D正确。

②滴定结束之前溶液为无色，滴定结束时高锰酸钾溶液过量，溶液变为紫色，所以滴定终点颜色变化为无色变为紫色或高锰酸钾溶液不褪色。

③滴定到终点，静置后，如图读取KMnO4 标准溶液的刻度数据，导致读数偏低，计算出的消耗的高锰酸钾溶液体积偏小，计算出的钙离子消耗的草酸根离子物质的量偏大，则测定的钙元素含量将偏高。

（5）滤液A中含有铁离子，可以通过检验滤液A来验证该品牌茶叶中是否含有铁元素，方法为：取少量的 滤液A，滴入硫氰化钾溶液，溶液变成红色，证明溶液中存在铁离子，也证明离子茶叶中含有铁元素，则答案为：KSCN溶液，溶液呈红色。

（6）7．44g草酸铵的物质的量为：7．44/124=0．06mol，根据反应5C2O42-+2MnO4-+16+=10CO2↑+2Mn2＋+8H2O，可知与钙离子反应的草酸根离子的物质的量为：0．06mol-5/2×（0．10mol•L-1×0．01L）×500/25

=0．01mol，根据化学式CaC2O4可知钙离子的物质的量为0．01mol，所以样品中钙离子的质量分数为（40×0．01）÷200×100%=0．2%

【考点定位】探究物质的组成实验方案的设计，钙元素含量的测定及性质实验方案的设计等知识

【名师点睛】本题考查了探究茶叶中铁元素、钙元素的含量的方法及性质实验方案的设计，题目难度较大，注意掌握性质实验方案的设计方法，明确探究物质组成及含量的方法，试题培养了学生灵活应用所学知识解决实际问题的能力。在解答此类题时应注意：

（1）认真审题，明确实验目的，找出实验原理。

（2）根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。

（3）准确地记录实验过程中的实验现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。