Question

12．用中和滴定的方法测定NaOH和Na₂CO₃的混合溶液中NaOH的含量，可先在混合液中加入过量的BaCl₂溶液，使Na₂CO₃完全转变成BaCO₃沉淀，然后用标准盐酸滴定（已知几种酸碱指示剂变色的pH范围：①甲基橙3.1～4.4  ②甲基红4.4～6.2  ③酚酞8.2～10）．试回答：
（1）在25℃时，1L水中约能溶解0.01g碳酸钡，则该温度下碳酸钡的溶度积Ksp=2.58×10^-5（2.5×10^-9～2.6×10^-9均可）．
（2）向混有BaCO₃沉淀的NaOH溶液中滴入盐酸，应选用酚酞指示剂，理由是酚酞的变色在碱性范围内，此时只有NaOH与HCl反应，BaCO₃不与HCl反应（或若用甲基橙等酸性范围内变色的指示剂，则会有部分BaCO₃跟盐酸反应，其所消耗的盐酸的量偏大，从而使测定结果偏高）；判断到达滴定终点的实验现象是溶液的颜色刚好由浅红变为无色且半分钟内颜色不变化即为滴定终点．
（3）为测定某烧碱样品中NaOH的含量（设样品中杂质为Na₂CO₃），某同学进行如下实验：准确称取5.0g样品配制成250mL溶液，然后分三次各取配制好的烧碱溶液20.00mL于三个用蒸馏水洗净的锥形瓶中，分别加入过量的BaCl₂溶液，并向锥形瓶中各加入1～2滴指示剂，用浓度为0.2000mol•L^-1的盐酸标准液进行滴定，相关数据记录如下：

实验编号	V（烧碱溶液）/mL	V（HCl）/mL
		初读数	末读数
1	20.00	0.00	31.00
2	20.00	1.00	32.04
3	20.00	1.10	32.18

①实验3到达滴定终点时所耗HCl溶液的体积为31.08 mL；依据表中数据，计算出烧碱样品中含NaOH的质量分数为62.08%．（小数点后保留两位数字）
②滴定时的正确操作是左手控制活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化．
③下列操作会导致烧碱样品中NaOH含量测定值偏高的是BC
A．锥形瓶用蒸馏水洗后未用待测液润洗  B．酸式滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗
C．在滴定前有气泡，滴定后气泡消失     D．滴定前平视读数，滴定结束俯视读数．

Answer 1

分析 （1）根据溶度积Ksp（BaCO₃）=c（Ba²⁺）•c（CO₃^2-）计算出碳酸钡的溶解度；
（2）根据酸碱指示剂变色的pH范围：①甲基橙3.1～4.4 ②甲基红4.4～6.2 ③酚酞8.2～10，选择合适的指示剂，注意不能让碳酸钡与盐酸反应；根据滴定前溶液为红色，滴定结束时溶液为无色判断滴定终点现象；
（3）①根据表中实验3的初读数和末读数计算出消耗标准液盐酸的体积；根据三次滴定消耗的盐酸体积，先判断数据的有效性，然后计算出消耗盐酸的平均体积，再根据反应计算出待测液氢氧化钠的浓度及样品中NaOH的质量分数；
②根据酸碱中和滴定中正确的操作方法解答；
③根据c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$分析滴定操作对测定结果的影响．

解答 解：（1）在25℃时，1L水中约能溶解0.01g碳酸钡，溶解的碳酸钡的物质的量为：n（BaCO₃）=$\frac{0.01g}{197g/mol}$=5.08×10^-5mol，溶液钡离子和碳酸根离子浓度为：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，
故答案为：2.58×10^-9（2.5×10^-9～2.6×10^-9均可）；
（2）根据题中提供的酸碱指示剂的变色范围可知，只有酚酞的变色在碱性范围内，此时只有NaOH与HCl反应，BaCO₃不与HCl反应；原溶液为碱性，酚酞为红色，滴定终点时，红与粉红无明显变化，故非终点，终点应为粉红色变为无色，所以达到终点的现象为：溶液的颜色刚好由浅红变为无色且半分钟内颜色不变化即为滴定终点，
故答案为：酚酞；酚酞的变色在碱性范围内，此时只有NaOH与HCl反应，BaCO₃不与HCl反应（或若用甲基橙等酸性范围内变色的指示剂，则会有部分BaCO₃跟盐酸反应，其所消耗的盐酸的量偏大，从而使测定结果偏高）；溶液的颜色刚好由浅红变为无色且半分钟内颜色不变化即为滴定终点；
（3）①实验3的初读数为1.10mL，末读数为：32.18mL，所以到达滴定终点时所耗HCl溶液的体积为：32.18mL-1.10mL=31.08 mL；实验1消耗的盐酸体积为31.00mL，实验2消耗标准液盐酸的体积为：32.04mL-1.00mL=31.04mL，滴定数据都是有效的，三次滴定消耗盐酸的平均体积为：$\frac{31.08ml+31.00ml+31.04ml}{3}$=31.04mL，待测液氢氧化钠的浓度为：c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$=$\frac{0.2000mol/L×0.03104L}{0.020L}$=0.3104mol/L，
5.0g样品配制成的250mL溶液中含有的氢氧化钠的物质的量为：0.3104mol/L×0.25mol=0.0776mol，
样品中氢氧化钠的质量分数为：ω（NaOH）=$\frac{0.0776mol×40g/mol}{5.0g}$×100%=62.08%，
故答案为：31.08 mL； 62.08；
②在中和滴定过程中，滴定时的正确操作为：左手控制活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化，
故答案为：左手控制活塞，右手不断摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化；
③A．锥形瓶用蒸馏水洗后未用待测液润洗，对待测液物质的量没有影响，不影响滴定结果，故A错误；
B．酸式滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗，导致标准液浓度减小，滴定时消耗的标准液体积偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$可知，测定结果偏高，故B正确；
C．在滴定前有气泡，滴定后气泡消失，导致消耗的标准液体积偏大，根据c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$可知，测定结果偏高，故C正确；
D．滴定前平视读数，滴定结束俯视读数，导致读出的标准液体积偏小，根据c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$可知，测定结果偏低，故D错误；
故选BC．

点评 本题考查了难溶物溶度积的计算、酸碱中和实验的有关判断、误差分析，该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型，试题综合性强，注重能力的培养．该题的难点在于误差分析，误差分析的总依据为：c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{c（待测）}$，由于V待均为定植，所以c（待测）的大小取决于c（标准）、V（标）的大小．