Question

常温下，在20mL 0.1000mol?L^-1Na₂CO₃溶液中逐滴加入0.1000mol?L^-1 HCl溶液40mL，溶液的pH逐渐降低，此时溶液中含碳元素有关微粒的物质的量占碳的总物质的量的分数（纵轴）也发生变化（CO₂因逸出未画出），如图所示．

配制碳酸钠物质的量浓度溶液和滴定实验如下：
步骤I、称取碳酸钠样品2.70g（样品中的杂质不与盐酸反应）．
步骤II、将样品溶解后，完全转移到250mL容量瓶中，定容，摇匀．
步骤Ⅲ、移取10.00mL样品溶液于洁净的锥形瓶中，滴入1～2滴甲基橙指示剂，用0.1000mol?L^-1盐酸溶液滴定至终点．按上述操作方法再重复2次．
请回答下列问题：
（1）配制250mL Na₂CO₃溶液时，必须用到的实验仪器有：烧杯、玻璃棒、胶头滴管、天平和

 

．
（2）根据步骤Ⅲ填空：
①酸式滴定管用蒸馏水洗涤后，直接加入盐酸溶液进行滴定，则所测得样品中碳酸钠的质量分数

 

（填“偏高”、“偏低”或“无影响”）；
②判断滴定终点的依据是

 

；
③滴定结果如下表所示：

滴定次数	待测溶液的体积/mL	标准溶液的体积
		滴定前刻度/mL	滴定后刻度/mL
1	10.00mL	0.02	20.02
2	10.00mL	0.70	20.71
3	10.00mL	0.08	20.07

则该碳酸钠样品的纯度为

 

（保留小数点后两位有效数字）．
（3）根据上图回答：①下说法正确的是

 

（填字母）．
A．在PH为6.37及10.25时，溶液中：c （H₂CO₃）=c （HCO₃^-）=c （CO₃^2-）
B．当加入盐酸使溶液pH为10时，溶液中：c（HCO₃^-）＞c（Cl^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
C．当加入盐酸使溶液pH为7时，溶液中含碳的微粒为：CO₃^2-、HCO₃^-
②当加入盐酸使溶液pH在6.37-10.25时离子方程式为

 

．
（4）某同学认为该溶液中Na₂CO₃的水解是微弱的，发生水解的CO₃^2-离子不超过其总量的10%．请你设计简单实验证明该同学的观点是否正确：

 

．

Answer 1

考点：中和滴定,配制一定物质的量浓度的溶液

专题：实验题

分析：（1）根据实验操作的步骤：计算→称量→溶解、冷却→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签以及每步操作需要仪器确定所需仪器；
（2）①滴定管需要要盐酸溶液润洗，否则会导致溶液浓度偏低，消耗的体积偏大；
②根据甲基橙的变色范围确定滴定终点时颜色变化；
③先判断数据的有效性，然后求出碳酸钠溶液的平均体积，然后根据2HCl～Na₂CO₃求碳酸的物质的量、质量，最后求出质量百分数；
（3）①A．由图可知，在PH为6.37及10.25时，溶液中：c（H₂CO₃）+c（CO₂）=c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-）
B．由图可知，当加入盐酸使溶液pH为10时，溶液中发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且反应后Na₂CO₃物质的量小于NaHCO₃；
C．由图可知，当加入盐酸使溶液pH为7时，溶液中含碳的微粒为：H₂CO₃、CO₂、HCO₃^-；
②由图可知，当加入盐酸使溶液pH在6.37-8.0，发生反应：HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃；pH在8.0-10.25时发生反应：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-；
（4）用pH试纸或pH计测定常温下0.1mol/L碳酸钠溶液的pH来确定．

解答： 解：（1）配制顺序是：计算→称量→溶解、冷却→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签，一般用天平称量（用到药匙）称量，在烧杯中溶解，冷却后转移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，转移完毕，用少量蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒2～3次并将洗涤液全部转移到容量瓶中，再加适量蒸馏水，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，使溶液的凹液面的最低点与刻线相平，塞好瓶塞，反复上下颠倒摇匀．所以需要的仪器有托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管，所以还需要的仪器为250 mL容量瓶、药匙，
故答案为：250 mL容量瓶、药匙；
（2）①酸式滴定管用蒸馏水洗涤后需要再用盐酸溶液润洗，否则相当于盐酸溶液被稀释，滴定消耗的体积会偏高，所测得样品中碳酸钠的质量分数偏高，
故答案为：偏高；
②待测液为碱性，甲基橙应为黄色，当溶液转为酸性变色点时，溶液颜色由黄色变为橙色，且半分钟内不变化，故答案为：滴加一滴溶液后锥形瓶内溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变化；
③三次用去盐酸的体积分别为：20.00mL；20.01mL；19.99mL，三组数据均有效，盐酸溶液的平均体积为20.00mL，
设10.00mL样品溶液中含有 n molNa₂CO₃
2HCl～Na₂CO₃
2                      1
0.1000mol?L^-1×0.02L    n
n=

0.1000mol?L-1×0.02L

2

=0.001mol，
所以250mL溶液中含有n（Na₂CO₃）=0.001mol×25=0.025mol，质量为0.025mol×106g/mol=2.65g，
该碳酸钠样品的纯度为

2.65g

2.70g

×100%=98.15%，
故答案为：98.15%；
（3）①A．在PH为6.37及10.25时，溶液中：c（H₂CO₃）+c（CO₂）=c（HCO₃^-）=c（CO₃^2-），故A错误；
B．当加入盐酸使溶液pH为10时，溶液中发生反应：Na₂CO₃+HCl=NaHCO₃+NaCl，且反应后Na₂CO₃物质的量小于NaHCO₃，所以c（HCO₃^-）＞c（Cl^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故B正确；
C．当加入盐酸使溶液pH为7时，溶液中含碳的微粒为：H₂CO₃、CO₂、HCO₃^-，不含有CO₃^2-，故C错误；
故答案为：B；
②当加入盐酸使溶液pH在6.37-8.0，发生反应：HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃；pH在8.0-10.25时发生反应：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，所以当加入盐酸使溶液pH在6.37-10.25时离子方程式为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-、HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃，
故答案为：CO₃^2-+H⁺=HCO₃^-，HCO₃^-+H⁺=H₂CO₃；
（4）用pH试纸或pH计测定常温下0.1mol/L碳酸钠溶液的pH来确定，若pH＜12，则该同学的观点正确；若pH＞12，则该同学的观点不正确，
故答案为：用pH试纸（或pH计）测常温下0.1mol?L^-1 Na₂CO₃溶液的pH，若pH＜12，则该同学的观点正确，若pH＞12，则该同学的观点不正确．

点评：本题考查配制一定物质的量浓度溶液、滴定实验和离子浓度大小比较，注意分析图象曲线变化趋势，把握物质的性质．