Question

将甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加热反应，反应后加入足量的盐酸，析晶、过滤、洗涤，再提纯后，得到纯的A晶体．称取0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1  HCl溶液，恰好为化学计量点，加水稀释到150.0 mL，称此液为x液．另称取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，搅匀后，测得此溶液的pH值为4.19．
（1）计算A的摩尔质量；
（2）计算X溶液的pH（活度系数为1）；
（3）在制备A时，加入盐酸有什么作用？

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1 HCl溶液，恰好为化学计量点，根据氢氧化钠的物质的量求出A的物质的量，再根据M=

m

n

计算；
（2）求出x液中NaA的浓度，Kh=

c(A)c(OH-)

c(A-)

=

Kw

Ka

，称取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，搅匀后，测得此溶液的pH值为4.19，据此求出Ka，则可以求出c（OH^-），再根据Kw计算氢离子浓度和pH；
（3）将甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加热反应生成苯甲酸钠，加盐酸，会生成苯甲酸，同时HCl可以酸性环境、还原过量的高锰酸钾．

解答： 解：（1）0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1 HCl溶液，恰好为化学计量点，则与A反应的氢氧化钠为0.04000mol?L^-1×0.05000L-0.05000 mol?L^-1×0.02000L=0.001mol，则A的物质的量为0.001mol，所以M=

m

n

=

0.1221g

0.001mol

=122.1g/mol；
答：A的摩尔质量为122.1g/mol；
（2）x液中NaA的浓度为

0.1221g 122.1g/mol

0.15L

=0.00667mol/L，则c（A^-）=0.00667mol/L，
另称取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，搅匀后，测得此溶液的pH值为4.19，
则剩余的A的物质的量=0.001mol-0.01250mL×0.04000mol?L^-1=0.0005mol，
说明加入的NaOH的量恰好是A的一半，即中和了50%，则c（A^-）=c（A），则Ka=

c(H+)?c(A-)

c(A)

=c（H⁺），所以pH=pKa=4.19；
在x溶液中Kh=

c(A)c(OH-)

c(A-)

=

Kw

Ka

，则c（A）×c（OH^-）=

Kw

Ka

×c（A^-），即c（OH^-）=

Kw Ka ×c(A-)

=

10-14 10-4.19 ×0.00667

=10^-5.99mol/L，
所以pH=14-5.99=8.01；
答：X溶液的pH为8.01；
（3）将甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加热反应生成苯甲酸钠，加盐酸，苯甲酸钠会生成苯甲酸晶体析出，同时HCl可以酸性环境、HCl具有还原性能还原生成的二氧化锰和过量的高锰酸钾；
答：在制备A时，加入盐酸的作用为：一是提供酸性，二是还原MnO₂及过量的KMnO₄成Mn²⁺，三是强制NaA成HA析出．

点评：本题以苯甲酸的制取为知识背景，考查了物质的量的计算、电离常数的计算、水解常数的计算以及pH的计算，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，题目难度较大．