Question

通过血液中的钙离子的检测能够帮助判断多种疾病。某研究小组为测定血液样品中Ca^2＋的含量(100mL血液中含Ca^2＋的质量)，实验步骤如下：

①准确量取5.00mL血液样品，处理后配制成50.00mL溶液；

②准确量取溶液10.00mL，加入过量(NH₄)₂C₂O₄溶液，使Ca^2＋完全转化成CaC₂O₄沉淀；

③过滤并洗净所得CaC₂O₄沉淀，用过量稀硫酸溶解，生成H₂C₂O₄和CaSO₄稀溶液；

④加入12.00mL0.0010mol·L^－1的KMnO₄溶液，使H₂C₂O₄完全被氧化，离子方程式为：2MnO₄^-＋5H₂C₂O₄＋6H^＋=10CO₂↑＋2Mn^2＋＋8H₂O；

⑤用0.0020mol·L^-1(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液滴定过量的KMnO₄溶液，消耗(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液20.00mL。

（1）已知室温下CaC₂O₄的K_sp＝2.0×10^－9，欲使步骤②中c(Ca^2＋)≤1.0×10^－5mol·L^－1，应保持溶液中c(C₂O₄^2－)≥_____mol·L^-1。

（2）步骤⑤中有Mn^2＋生成，发生反应的离子方程式为_____。

（3）若步骤⑤滴定管在使用前未用标准(NH₄)₂Fe(SO₄)₂溶液洗涤，测得血液中Ca²⁺的含量将____(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。

（4）计算血样中Ca^2＋的含量_____(写出计算过程)。

Answer

2.0×10-4 MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 偏低 0.04g

【解析】

(1)根据溶度积常数Ksp＝c(C2O42−)•c(Ca2＋)来计算；

(2)(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的Fe2＋具有较强的还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化为Fe3＋；

(3)根据滴定原理和方程式判断；

(4)根据关系式计算。

(1)由Ksp＝c(C2O42−)•c(Ca2＋)可知，欲使c(Ca2＋)≤1.0×10−5mol•L−1，应保持溶液中c(C2O42−)≥＝mol/L＝2.0×10−4 mol/L，故答案为：2.0×10−4；

(2)(NH4)2Fe(SO4)2溶液中的Fe2＋具有较强的还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化为Fe3＋，离子方程式为：MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，故答案为：MnO4-＋5Fe2＋＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；

(3)若步骤⑤滴定管在使用前未用标准(NH4)2Fe(SO4)2溶液洗涤，则因滴定管壁有蒸馏水，注入的标准(NH4)2Fe(SO4)2溶液会被稀释，消耗更多的标准(NH4)2Fe(SO4)2溶液，测得剩余KMnO4溶液偏多，KMnO4溶液氧化H2C2O4偏少，所以测得血液中Ca2＋的含量将偏低，

故答案为：偏低；

(4)KMnO4的总物质的量为：0.0010 mol•L−1×12×10−3L＝1.2×10−5 mol，(NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定消耗的过量的KMnO4的物质的量为：0.0020 mol•L−1×20.00×10−3L×＝8.0×10−6 mol，与H2C2O4反应的KMnO4的量为：1.2×10−5 mol−8.0×10−6 mol＝4.0×10−6 mol，n(H2C2O4)＝4.0×10−6 mol×＝1.0×10−5 mol，n(CaC2O4)＝1.0×10−5 mol，所以100 mL血样中Ca2＋的含量为：1.0×10−5 mol×40 g•mol−1××＝0.04g。

答：100ml血样中Ca2＋的含量为0.04g。