Question

EDTA(乙二胺四乙酸)是一种能与Ca²⁺、Mg²⁺等结合的螯合剂。某高三研究性学习小组在实验室制备EDTA，并用其测定某地下水的硬度。制备EDTA的实验步骤如下：

步骤1：称取94.5g(1.0mol)ClCH₂COOH于1000mL三颈烧瓶中(如图)，慢慢加入50%Na₂CO₃溶液，至不再产生无色气泡；

步骤2：加入15.6g(0.26mol)H₂NCH₂CH₂NH₂，摇匀，放置片刻，加入2.0 mol/L NaOH溶液90mL，加水至总体积为600mL左右，温度计50℃加热2h；

步骤3：冷却后倒入烧杯中，加入活性炭脱色，搅拌、静置、过滤。用盐酸调节滤液至pH=1，有白色沉淀生成，抽滤，干燥，制得EDTA。

测地下水硬度：

取地下水样品25.00mL进行预处理后，用EDTA进行检测。实验中涉及的反应有M²⁺ (金属离子)+Y^4－(EDTA)=MY^2－；M²⁺(金属离子)+EBT(铬黑T，蓝色)==MEBT(酒红色)；MEBT+Y^4－(EDTA)=MY^2－+EBT(铬黑T)。

请回答下列问题：

(1)步骤1中发生反应的离子方程式为__________。

(2)仪器Q的名称是____________，冷却水从接口_______流出(填“x”或“y”)

(3)用NaOH固体配制上述NaOH溶液，配制时使用的仪器有天平、烧杯、玻璃棒、______和_______，需要称量NaOH固体的质量为______。

(4)测定溶液pH的方法是___________。

(5)将处理后的水样转移到锥形瓶中，加入氨水－氯化铵缓冲溶液调节pH为10，滴加几滴铬黑T溶液，用0.0100mol·L^－1EDTA标准溶液进行滴定。

①确认达到滴定终点的现象是____________。

②滴定终点时共消耗EDTA溶液15.0mL，则该地下水的硬度=____________(水硬度的表示方法是将水中的Ca²⁺和Mg²⁺都看作Ca²⁺，并将其折算成CaO的质量，通常把1L水中含有10 mg CaO称为1度)

③若实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，则测定结果将_____(填“偏大“偏小”或“无影响”)。

Answer

2ClCH2COOH+CO32-=2ClCH2COO-+CO2↑+H2O （球形）冷凝管 x 胶头滴管 100mL容量瓶 8.0g 取一块pH试纸放到干燥的表面皿上，用干燥的玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸中部，待试纸变色后与标准比色卡比较 滴入最后一滴EDTA标准溶液，溶液由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色 33.6度 偏大

【解析】

(1)根据强酸制弱酸的原理书写反应的离子方程式；

(2)根据仪器结构判断仪器名称，冷凝管中冷却水应从下口进入，从上口流出；

(3)实验中需要2.0 mol/L NaOH溶液90mL，但是实验室没有90mL的容量瓶，应用100mL容量瓶，即应配制100mLNaOH溶液，据此计算需要NaOH固体的质量，再根据用NaOH固体配制NaOH溶液的实验步骤判断所需仪器；

(4)根据pH试纸的使用方法进行解答；

(5)①根据溶液颜色变色判断滴定终点，用EBT(铬黑T，蓝色)作为指示剂，结合已知反应判断滴定终点颜色的变化；

②首先明确关系式n(M2+)~n(EDTA)~ n(CaO)，进而计算1L水样中CaO的质量，再结合该地下水的硬度的表示方法进行计算；

③若实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，则使得EDTA标准液的浓度偏小，则滴定等量EDTA消耗EDTA标准液的体积偏大。

(1)已知ClCH2COOH与Na2CO3溶液反应产生无色气泡，可知二者反应生成二氧化碳气体，由强酸制弱酸的原理可知，反应的离子方程式为2ClCH2COOH+CO32-=2ClCH2COO-+CO2↑+H2O，故答案为：2ClCH2COOH+CO32-=2ClCH2COO-+CO2↑+H2O；

(2)仪器Q的名称是（球形）冷凝管，冷却水应从下口进入，从上口流出，故答案为：（球形）冷凝管；x；

(3)实验中需要2.0 mol/L NaOH溶液90mL，但是实验室没有90mL的容量瓶，应用100mL容量瓶，即应配制100mLNaOH溶液，因此n(NaOH)=c(NaOH)V(NaOH)=2.0mol/L×0.1L=0.2mol，m(NaOH)=n(NaOH)M(NaOH)=0.2mol×40g/mol=8.0g，用NaOH固体配制NaOH溶液的实验步骤为计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、装瓶，据此可知配制时使用的仪器除了天平、烧杯、玻璃棒外，还需要胶头滴管和100mL容量瓶，故答案为：胶头滴管；100mL容量瓶；8.0g；

(4)测定溶液pH的方法是取一块pH试纸放到干燥的表面皿上，用干燥的玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸中部，待试纸变色后与标准比色卡比较，故答案为：取一块pH试纸放到干燥的表面皿上，用干燥的玻璃棒蘸取待测溶液滴在pH试纸中部，待试纸变色后与标准比色卡比较；

(5)①根据已知反应可知滴定前溶液为酒红色，滴定结束后为蓝色，所以滴定终点溶液的颜色变化为酒红色变为蓝色，故答案为：滴入最后一滴EDTA标准溶液，溶液由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色；

②用0.0100mol⋅L−1的EDTA标准溶液进行滴定，滴定终点时共消耗EDTA溶液15.0mL，则n(M2+)=n(EDTA)=0.0100mol⋅L−1×15.0×10−3L=1.5×10−4mol，则25.00ml水中m(CaO)=nM=56g/mol×1.5×10−4mol=8.4mg，所以1L水中，通常把1L水中含有10mgCaO称为1度，所以该地下水的硬度为，故答案为：33.6度；

③若实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，则使得EDTA标准液的浓度偏小，则消耗EDTA标准液的体积偏大，会使得测定结果将偏大，故答案为：偏大。