Question

12．用中和滴定的方法測定NaOH和Na₂CO₃的混合溶液中NaOH的含量，可先在混合液中加入過量的BaCl₂溶液，使Na₂CO₃完全轉(zhuǎn)變成BaCO₃沉淀，然后用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定（已知幾種酸堿指示劑變色的pH范圍：①甲基橙3.1～4.4  ②甲基紅4.4～6.2  ③酚酞8.2～10）．試回答：
（1）在25℃時(shí)，1L水中約能溶解0.01g碳酸鋇，則該溫度下碳酸鋇的溶度積Ksp=2.58×10^-5（2.5×10^-9～2.6×10^-9均可）．
（2）向混有BaCO₃沉淀的NaOH溶液中滴入鹽酸，應(yīng)選用酚酞指示劑，理由是酚酞的變色在堿性范圍內(nèi)，此時(shí)只有NaOH與HCl反應(yīng)，BaCO₃不與HCl反應(yīng)（或若用甲基橙等酸性范圍內(nèi)變色的指示劑，則會有部分BaCO₃跟鹽酸反應(yīng)，其所消耗的鹽酸的量偏大，從而使測定結(jié)果偏高）；判斷到達(dá)滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是溶液的顏色剛好由淺紅變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)顏色不變化即為滴定終點(diǎn)．
（3）為測定某燒堿樣品中NaOH的含量（設(shè)樣品中雜質(zhì)為Na₂CO₃），某同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：準(zhǔn)確稱取5.0g樣品配制成250mL溶液，然后分三次各取配制好的燒堿溶液20.00mL于三個(gè)用蒸餾水洗凈的錐形瓶中，分別加入過量的BaCl₂溶液，并向錐形瓶中各加入1～2滴指示劑，用濃度為0.2000mol•L^-1的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行滴定，相關(guān)數(shù)據(jù)記錄如下：

實(shí)驗(yàn)編號	V（燒堿溶液）/mL	V（HCl）/mL
		初讀數(shù)	末讀數(shù)
1	20.00	0.00	31.00
2	20.00	1.00	32.04
3	20.00	1.10	32.18

①實(shí)驗(yàn)3到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)所耗HCl溶液的體積為31.08 mL；依據(jù)表中數(shù)據(jù)，計(jì)算出燒堿樣品中含NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為62.08%．（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位數(shù)字）
②滴定時(shí)的正確操作是左手控制活塞，右手不斷搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化．
③下列操作會導(dǎo)致燒堿樣品中NaOH含量測定值偏高的是BC
A．錐形瓶用蒸餾水洗后未用待測液潤洗  B．酸式滴定管用蒸餾水洗后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
C．在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失     D．滴定前平視讀數(shù)，滴定結(jié)束俯視讀數(shù)．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)溶度積Ksp（BaCO₃）=c（Ba²⁺）•c（CO₃^2-）計(jì)算出碳酸鋇的溶解度；
（2）根據(jù)酸堿指示劑變色的pH范圍：①甲基橙3.1～4.4 ②甲基紅4.4～6.2 ③酚酞8.2～10，選擇合適的指示劑，注意不能讓碳酸鋇與鹽酸反應(yīng)；根據(jù)滴定前溶液為紅色，滴定結(jié)束時(shí)溶液為無色判斷滴定終點(diǎn)現(xiàn)象；
（3）①根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)3的初讀數(shù)和末讀數(shù)計(jì)算出消耗標(biāo)準(zhǔn)液鹽酸的體積；根據(jù)三次滴定消耗的鹽酸體積，先判斷數(shù)據(jù)的有效性，然后計(jì)算出消耗鹽酸的平均體積，再根據(jù)反應(yīng)計(jì)算出待測液氫氧化鈉的濃度及樣品中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②根據(jù)酸堿中和滴定中正確的操作方法解答；
③根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$分析滴定操作對測定結(jié)果的影響．

解答 解：（1）在25℃時(shí)，1L水中約能溶解0.01g碳酸鋇，溶解的碳酸鋇的物質(zhì)的量為：n（BaCO₃）=$\frac{0.01g}{197g/mol}$=5.08×10^-5mol，溶液鋇離子和碳酸根離子濃度為：c（Ba²⁺）=c（CO₃^2-）=5.08×10^-5mol/L，Ksp（BaCO₃）=c（Ba²⁺）•c（CO₃^2-）=5.08×10^-5×5.08×10^-5≈2.58×10^-9，
故答案為：2.58×10^-9（2.5×10^-9～2.6×10^-9均可）；
（2）根據(jù)題中提供的酸堿指示劑的變色范圍可知，只有酚酞的變色在堿性范圍內(nèi)，此時(shí)只有NaOH與HCl反應(yīng)，BaCO₃不與HCl反應(yīng)；原溶液為堿性，酚酞為紅色，滴定終點(diǎn)時(shí)，紅與粉紅無明顯變化，故非終點(diǎn)，終點(diǎn)應(yīng)為粉紅色變?yōu)闊o色，所以達(dá)到終點(diǎn)的現(xiàn)象為：溶液的顏色剛好由淺紅變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)顏色不變化即為滴定終點(diǎn)，
故答案為：酚酞；酚酞的變色在堿性范圍內(nèi)，此時(shí)只有NaOH與HCl反應(yīng)，BaCO₃不與HCl反應(yīng)（或若用甲基橙等酸性范圍內(nèi)變色的指示劑，則會有部分BaCO₃跟鹽酸反應(yīng)，其所消耗的鹽酸的量偏大，從而使測定結(jié)果偏高）；溶液的顏色剛好由淺紅變?yōu)闊o色且半分鐘內(nèi)顏色不變化即為滴定終點(diǎn)；
（3）①實(shí)驗(yàn)3的初讀數(shù)為1.10mL，末讀數(shù)為：32.18mL，所以到達(dá)滴定終點(diǎn)時(shí)所耗HCl溶液的體積為：32.18mL-1.10mL=31.08 mL；實(shí)驗(yàn)1消耗的鹽酸體積為31.00mL，實(shí)驗(yàn)2消耗標(biāo)準(zhǔn)液鹽酸的體積為：32.04mL-1.00mL=31.04mL，滴定數(shù)據(jù)都是有效的，三次滴定消耗鹽酸的平均體積為：$\frac{31.08ml+31.00ml+31.04ml}{3}$=31.04mL，待測液氫氧化鈉的濃度為：c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$=$\frac{0.2000mol/L×0.03104L}{0.020L}$=0.3104mol/L，
5.0g樣品配制成的250mL溶液中含有的氫氧化鈉的物質(zhì)的量為：0.3104mol/L×0.25mol=0.0776mol，
樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：ω（NaOH）=$\frac{0.0776mol×40g/mol}{5.0g}$×100%=62.08%，
故答案為：31.08 mL； 62.08；
②在中和滴定過程中，滴定時(shí)的正確操作為：左手控制活塞，右手不斷搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化，
故答案為：左手控制活塞，右手不斷搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化；
③A．錐形瓶用蒸餾水洗后未用待測液潤洗，對待測液物質(zhì)的量沒有影響，不影響滴定結(jié)果，故A錯(cuò)誤；
B．酸式滴定管用蒸餾水洗后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小，滴定時(shí)消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$可知，測定結(jié)果偏高，故B正確；
C．在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失，導(dǎo)致消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$可知，測定結(jié)果偏高，故C正確；
D．滴定前平視讀數(shù)，滴定結(jié)束俯視讀數(shù)，導(dǎo)致讀出的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，根據(jù)c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$可知，測定結(jié)果偏低，故D錯(cuò)誤；
故選BC．

點(diǎn)評 本題考查了難溶物溶度積的計(jì)算、酸堿中和實(shí)驗(yàn)的有關(guān)判斷、誤差分析，該題是中等難度的試題，也是高考中的常見題型，試題綜合性強(qiáng)，注重能力的培養(yǎng)．該題的難點(diǎn)在于誤差分析，誤差分析的總依據(jù)為：c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$，由于V待均為定植，所以c（待測）的大小取決于c（標(biāo)準(zhǔn)）、V（標(biāo)）的大�。�