Question

5．氯碱工业所用的食盐水中Na₂SO₄的浓度不能超过5.00g•L^-1．工业上测定食盐水中Na₂SO₄浓度的实验步骤如下：
步骤Ⅰ：量取10.00mL食盐水，先加入少量36.5%的浓盐酸，使溶液呈酸性，再加入足量的三乙醇胺和乙醇混合液，以使食盐水中Fe³⁺、Al³⁺与三乙醇胺形成配离子而不与EDTA（Na₂H₂Y）反应，再加蒸馏水配成100.00mL溶液A；
步骤Ⅱ：准确量取20.00mL溶液A，加入0.060 0mol•L^-1的BaCl₂溶液20.00mL，充分振荡，用铬黑T作指示剂，用0.050 0mol•L^-1的EDTA标准溶液滴定其中的Ba²⁺（离子方程式为Ba²⁺+H₂Y^2-═BaY^2-+2H⁺），消耗EDTA标准溶液的体积23.79mL．再重复以上操作2次，消耗EDTA标准溶液的体积分别为23.82mL、23.79mL．
（1）溶质质量分数为36.5%的浓盐酸密度为1.18g•mL^-1，该浓盐酸的物质的量浓度为11.8 mol•L^-1．已知：室温下，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10．若食盐水中SO₄^2-沉淀完全（浓度小于1×10^-6 mol•L^-1），则溶液中c（Ba²⁺）至少为1.0×10^-4 mol•L^-1．
（2）加入浓盐酸使溶液呈酸性的原因是防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不与三乙醇胺反应）．
（3）通过计算确定原食盐水中Na₂SO₄的浓度（用g•L^-1表示）（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）结合物质的量浓度和溶质质量分数换算关系计算得到，若食盐水中SO₄^2-沉淀完全结合溶度积常数计算溶液中c（Ba²⁺）；
（2）铁离子和铝离子水解溶液显酸性，生成氢氧化铁、氢氧化铝沉淀；
（3）n（BaCl₂）=0.060 0 mol•L^-1×20.00×10^-3 L=1.2×10^-3 mol，
V（EDTA）=（23.82+23.79+23.79）/3=23.80 mL，
与EDTA反应的n（BaCl₂）=n（EDTA）=0.050 0 mol•L^-1×23.80×10^-3 L=1.19×10^-3 mol，
n（Na₂SO₄）=n（BaCl₂）=1.2×10^-3 mol-1.19×10^-3 mol=1.0×10^-5 mol．

解答 解：（1）溶质质量分数为36.5%的浓盐酸密度为1.18g•mL^-1，该浓盐酸的物质的量浓度c=$\frac{1000×1.18×36.5%}{36.5}$mol/L=11.8 mol•L^-1，
已知：室温下，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10．若食盐水中SO₄^2-沉淀完全（浓度小于1×10^-6 mol•L^-1），则溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-6}}$mol/L=1.0×10^-4 mol•L^-1，
故答案为：11.8 mol•L^-1；1.0×10^-4 mol•L^-1；
（2）加入浓盐酸使溶液呈酸性的原因是防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不与三乙醇胺反应），
故答案为：防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不与三乙醇胺反应）；
（3）n（BaCl₂）=0.060 0 mol•L^-1×20.00×10^-3 L=1.2×10^-3 mol，
V（EDTA）=（23.82+23.79+23.79）/3=23.80 mL，
与EDTA反应的n（BaCl₂）=n（EDTA）=0.050 0 mol•L^-1×23.80×10^-3 L=1.19×10^-3 mol，
n（Na₂SO₄）=n（BaCl₂）=1.2×10^-3 mol-1.19×10^-3 mol=1.0×10^-5 mol，
盐水中Na₂SO₄的浓度=$\frac{1.0×1{0}^{-5}mol×142g/mol}{10×1{0}^{-3}L}$×5=0.71 g•L^-1，
答：通过计算确定原食盐水中Na₂SO₄的浓度为0.71 g•L^-1．

点评 本题考查了浓度换算、滴定实验过程分析判断、定城镇定量关系的计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．