Question

【題目】某化學興趣小組的同學利用酸堿滴定法測定某變質(zhì)燒堿樣品(含Na2CO3雜質(zhì))中 NaOH 的質(zhì)量分數(shù)。實驗步驟如下：

(I)迅速地稱取燒堿樣品0.50 g，溶解后配制成100 mL溶液，備用。

(II)將0.1000 mol·L1HCl標準溶液裝入酸式滴定管，調(diào)零，記錄起始讀數(shù)V0；用堿式滴定管取 20.00mL 樣品溶液于錐形瓶中，滴加 2 滴酚酞；以HCl 標準溶液滴定至第一終點，記錄酸式滴定管的讀數(shù)V1；然后再向錐形瓶內(nèi)滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用 HCl 標準溶液滴定至第二終點，記錄酸式滴定管的讀數(shù)V2。重復上述操作兩次，記錄數(shù)據(jù)如下：

實驗序號	1	2	3
V0/ mL	0.00	0.00	0.00
V1/ mL	22.22	22.18	22.20
V2/ mL	23.72	23.68	23.70

(1)步驟I中所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和__。酸式滴定管用蒸餾水洗凈后、裝入標準溶液并調(diào)零之前，應進行的操作是__。

(2)溶液中的H2CO3、、的物質(zhì)的量分數(shù)隨 pH 的變化如圖所示：

酚酞和甲基橙指示劑的變色pH范圍及對應顏色見表。

酚酞	無色 pH < 8.0	粉紅 pH 8.0~9.8	紅 pH > 9.8
甲基橙	紅 pH < 3.1	橙 pH 3.1~4.4	黃 pH > 4.4

①滴定至第一終點時，溶液中含碳微粒的主要存在形式為__。

②滴定至第一終點的過程中，發(fā)生反應的離子方程式為__。

③已知：pKa1= lgKa1，結(jié)合圖像可知，H2CO3的pKa1約為__。

a.5.0 b.6.4 c.8.0 d.10.3

(3)下列有關滴定的說法正確的是__。

a.滴定至第一終點時，溶液中 c(H+)+c(Na+) = 2c() + c() + c(OH)

b.滴定至第一終點時，溶液中 n(Cl) +n() + n() + n(H2CO3) =n(Na+)

c.判斷滴定至第二終點的現(xiàn)象是溶液由黃色變?yōu)槌壬?/span>

d.記錄酸式滴定管讀數(shù)V1時，俯視標準液液面，會導致測得的NaOH質(zhì)量分數(shù)偏低

(4)樣品中NaOH的質(zhì)量分數(shù)(NaOH) =__%(計算結(jié)果保留小數(shù)點后 1 位)

Answer 1

【答案】100mL容量瓶（量筒） 用標準鹽酸溶液潤洗酸式滴定管 H++OH-═H2O H+ += b bcd 84.1

【解析】

（1）配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的步驟選擇需要的儀器，用到的儀器：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管和容量瓶（一定要注明規(guī)格），酸式滴定管用蒸餾水洗凈后，還應該進行的操作是需要用待裝標準液潤洗減少誤差；

（2）①從圖中可以看出當酚酞試液變色時，pH大致為8，此時溶液中含碳微粒主要時碳酸氫根離子；②滴定至第一終點的過程中，發(fā)生的反應是氫氧化鈉和鹽酸反應生成氯化鈉溶液，碳酸鈉和鹽酸反應生成碳酸氫鈉；③根據(jù)電離平衡常數(shù)表達式可知H2CO3的Ka1= 結(jié)合圖像便可計算；

(3) a．根據(jù)溶液中的電荷守恒式判斷；b．根據(jù)物料守恒式可判斷；c．第二反應終點是繼續(xù)滴入鹽酸和碳酸氫鈉反應生成氯化鈉溶液，甲基橙溶液由黃色變?yōu)槌壬��?/span> d．記錄酸式滴定管讀數(shù)V1時，俯視標準液液面，記錄鹽酸溶液體積減��；

(4)將0.1000mol/L HCl標準溶液裝入酸式滴定管，調(diào)零，記錄起始讀數(shù)V0；用堿式滴定管取20.00 mL樣品溶液于錐形瓶中，滴加2滴酚酞；以HCl標準溶液滴定至第一終點（此時溶質(zhì)為NaCl和NaHCO3），記錄酸式滴定管的讀數(shù)V1，發(fā)生的反應為NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后再向錐形瓶內(nèi)滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用HCl標準溶液滴定至第二終點，發(fā)生的反應為：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，記錄酸式滴定管的讀數(shù)V2，重復上述操作兩次，記錄數(shù)據(jù)計算出平均值V1和V2，（V2-V1）即為碳酸氫鈉消耗的鹽酸，結(jié)合反應過程計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量，得到樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)；

（1）配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的一般步驟為：計算、稱量、溶解、移液、洗滌、定容、搖勻，用到的儀器：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管；還缺少的玻璃儀器：100mL容量瓶(量筒)，酸式滴定管用蒸餾水洗凈后、裝入標準溶液前，應進行的操作是：用HCl標準溶液潤洗酸式滴定管，故答案為：100 mL容量瓶；用HCl標準溶液潤洗酸式滴定管；

(2) ①第一階段滴定使用了酚酞做指示劑，故滴定到pH為8時，即為滴定終點，對照微粒分布圖中可知，此時，溶液中含碳微粒的主要存在形式為，故答案為：；

②滴定至第一終點的過程中OH-和與鹽酸反應分別生成水和，故該過程中發(fā)生反應的離子方程式為H++OH-═H2O，H+ +=，故答案為：H++OH-═H2O，H+ +=；

③根據(jù)電離平衡常數(shù)表達式可知H2CO3的Ka1= 結(jié)合圖像可知，當pH=6.4左右時，c() = c()，故H2CO3的pKa1約為6.4，故答案為：b；

(3) a．滴定至第一終點時，溶液中電荷守恒式為c(H+)+c(Na+) = 2c() + c() +c(OH)+c(Cl)，故a錯誤；

b．滴定至第一終點時，溶液中是氯化鈉和碳酸氫鈉的混合溶液，故由物料守恒式：n(Cl) +n() + n() +n(H2CO3) =n(Na+)，故b正確；

c．根據(jù)圖中可知，碳酸氫根基本完全轉(zhuǎn)化為碳酸時，pH大致為4，故滴定至第二終點的現(xiàn)象是溶液由黃色變?yōu)槌壬�，�?/span>c正確；

d．記錄酸式滴定管讀數(shù)V1時，俯視標準液液面，記錄鹽酸溶液體積V1減小，計算得到碳酸鈉質(zhì)量增大，氫氧化鈉質(zhì)量減小，質(zhì)量分數(shù)減小，故d正確；

故答案為：bcd；

(4)將0.1000mol/L HCl標準溶液裝入酸式滴定管，調(diào)零，記錄起始讀數(shù)V0；用堿式滴定管取20.00 mL樣品溶液于錐形瓶中，滴加2滴酚酞；以HCl標準溶液滴定至第一終點（此時溶質(zhì)為NaCl和NaHCO3），記錄酸式滴定管的讀數(shù)V1，發(fā)生的反應為NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后再向錐形瓶內(nèi)滴加2滴甲基橙，繼續(xù)用HCl標準溶液滴定至第二終點，發(fā)生的反應為：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，記錄酸式滴定管的讀數(shù)V2。重復上述操作兩次，記錄數(shù)據(jù)如表，

平均V1=，平均V2=，發(fā)生反應NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，消耗的鹽酸溶液體積=23.70mL-22.20mL=1.50mL，結(jié)合反應過程計算樣品中碳酸鈉的質(zhì)量=0.0015L×0.1mol/L×=0.00075mol，得到樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)=

，故答案為：84.1。