Question

【题目】自然界水体中的碳元素主要以碳酸盐、碳酸氢盐和有机物形式存在。水体中有机物含量是水质的重要指标，常用总有机碳衡量(总有机碳＝)。某学生兴趣小组用如下实验方法测定采集水样的总有机碳。

步骤1：量取50 mL水样，加入足量硫酸，加热，通N2，并维持一段时间(装置如图，夹持类仪器省略)。

步骤2：再向水样中加入过量的K2Cr2O7溶液(可将有机物中的碳元素氧化成CO2)，加热，充分反应，生成的CO2完全被100mL 0.206 mol·L－1的Ba(OH)2溶液吸收。

步骤3：将吸收CO2后的浊液过滤并洗涤沉淀，再将洗涤得到的滤液与原滤液合并，加水配制成500mL溶液。量取25.00mL溶液于锥形瓶中，加入几滴酚酞试剂，并滴加0.05mol·L－1的H2C2O4溶液，发生反应：Ba(OH)2＋H2C2O4===BaC2O4↓＋2H2O 恰好完全反应时，共消耗H2C2O4溶液20.00 mL。

（1）步骤1的目的是____。

（2）用H2C2O4溶液滴定至终点时，溶液颜色变化是____。

（3）计算水样的总有机碳(以mg·L－1表示)，并写出计算过程。____

Answer 1

【答案】 将水样中的CO32-和HCO3- 转化为CO2，并将CO2完全赶出 溶液由浅红色变为无色且30s内不变色 144 mg·L－1

【解析】（1）碳酸盐与稀硫酸反应生成二氧化碳；（2）滴定前是滴加酚酞的氢氧化钡溶液，溶液为红色，用H2C2O4溶液滴定至终点时，溶液颜色变化是溶液由浅红色变为无色且30s内不变色；（3）n(H2C2O4)=0.05000mol/L×20.00×10-3L=1.000×10-3mol,与H2C2O4反应的Ba(OH)2的物质的量：n1[Ba(OH)2]= n(H2C2O4)= 1.000×10-3mol。与CO2反应的Ba(OH)2的物质的量：n2[Ba(OH)2]=0.206mol/L×0.1L-1.000×10-3mol×=6.000×10-4mol。由水样中有机物转化成CO2的物质的量：n(CO2)= n2[Ba(OH)2]= 6.000×10-4mol。水样中有机物含碳元素的物质的量：n(C)= n(CO2) = 6.000×10-4mol,以此计算。

（1）碳酸盐与稀硫酸反应生成二氧化碳，则步骤1的目的是将水样中的CO32-和HCO3-转化为CO2,并将CO2完全赶出。

（2）滴定前是滴加酚酞的氢氧化钡溶液，溶液为红色，用H2C2O4溶液滴定至终点时，溶液颜色变化是溶液由浅红色变为无色且30s内不变色；

（3）n(H2C2O4)=0.05000mol/L×20.00×10-3L=1.000×10-3mol,与H2C2O4反应的Ba(OH)2的物质的量：n1[Ba(OH)2]= n(H2C2O4)= 1.000×10-3mol。

与CO2反应的Ba(OH)2的物质的量：n2[Ba(OH)2]=0.206mol/L×0.1L-1.000×10-3mol×=6.000×10-4mol。

由水样中有机物转化成CO2的物质的量：n(CO2)= n2[Ba(OH)2]= 6.000×10-4mol。

水样中有机物含碳元素的物质的量：n(C)= n(CO2) = 6.000×10-4mol,

水样中总有机碳：=144 mg·L－1。