Question

某化学兴趣小组的同学利用酸碱滴定法测定某变质烧碱样品(含Na₂CO₃杂质)中 NaOH 的质量分数。实验步骤如下：

(I)迅速地称取烧碱样品0.50 g，溶解后配制成100 mL溶液，备用。

(II)将0.1000 mol·L⁻¹HCl标准溶液装入酸式滴定管，调零，记录起始读数V₀；用碱式滴定管取 20.00mL 样品溶液于锥形瓶中，滴加 2 滴酚酞；以HCl 标准溶液滴定至第一终点，记录酸式滴定管的读数V₁；然后再向锥形瓶内滴加2滴甲基橙，继续用 HCl 标准溶液滴定至第二终点，记录酸式滴定管的读数V₂。重复上述操作两次，记录数据如下：

实验序号	1	2	3
V0/ mL	0.00	0.00	0.00
V1/ mL	22.22	22.18	22.20
V2/ mL	23.72	23.68	23.70

(1)步骤I中所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管和__。酸式滴定管用蒸馏水洗净后、装入标准溶液并调零之前，应进行的操作是__。

(2)溶液中的H₂CO₃、、的物质的量分数随 pH 的变化如图所示：

酚酞和甲基橙指示剂的变色pH范围及对应颜色见表。

酚酞	无色 pH < 8.0	粉红 pH 8.0~9.8	红 pH > 9.8
甲基橙	红 pH < 3.1	橙 pH 3.1~4.4	黄 pH > 4.4

①滴定至第一终点时，溶液中含碳微粒的主要存在形式为__。

②滴定至第一终点的过程中，发生反应的离子方程式为__。

③已知：pK_a1= −lgK_a1，结合图像可知，H₂CO₃的pK_a1约为__。

a.5.0    b.6.4    c.8.0    d.10.3

(3)下列有关滴定的说法正确的是__。

a.滴定至第一终点时，溶液中 c(H⁺)+c(Na⁺) = 2c() + c() + c(OH⁻)

b.滴定至第一终点时，溶液中 n(Cl⁻) +n() + n() + n(H₂CO₃) =n(Na⁺)

c.判断滴定至第二终点的现象是溶液由黄色变为橙色

d.记录酸式滴定管读数V₁时，俯视标准液液面，会导致测得的NaOH质量分数偏低

(4)样品中NaOH的质量分数(NaOH) =__%(计算结果保留小数点后 1 位)

Answer

100mL容量瓶（量筒） 用标准盐酸溶液润洗酸式滴定管 H++OH-═H2O H+ += b bcd 84.1

【解析】

（1）配制一定物质的量浓度溶液的步骤选择需要的仪器，用到的仪器：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管和容量瓶（一定要注明规格），酸式滴定管用蒸馏水洗净后，还应该进行的操作是需要用待装标准液润洗减少误差；

（2）①从图中可以看出当酚酞试液变色时，pH大致为8，此时溶液中含碳微粒主要时碳酸氢根离子；②滴定至第一终点的过程中，发生的反应是氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠溶液，碳酸钠和盐酸反应生成碳酸氢钠；③根据电离平衡常数表达式可知H2CO3的Ka1= 结合图像便可计算；

(3) a．根据溶液中的电荷守恒式判断；b．根据物料守恒式可判断；c．第二反应终点是继续滴入盐酸和碳酸氢钠反应生成氯化钠溶液，甲基橙溶液由黄色变为橙色； d．记录酸式滴定管读数V1时，俯视标准液液面，记录盐酸溶液体积减小；

(4)将0.1000mol/L HCl标准溶液装入酸式滴定管，调零，记录起始读数V0；用碱式滴定管取20.00 mL样品溶液于锥形瓶中，滴加2滴酚酞；以HCl标准溶液滴定至第一终点（此时溶质为NaCl和NaHCO3），记录酸式滴定管的读数V1，发生的反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后再向锥形瓶内滴加2滴甲基橙，继续用HCl标准溶液滴定至第二终点，发生的反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，记录酸式滴定管的读数V2，重复上述操作两次，记录数据计算出平均值V1和V2，（V2-V1）即为碳酸氢钠消耗的盐酸，结合反应过程计算样品中碳酸钠的质量，得到样品中氢氧化钠的质量分数；

（1）配制一定物质的量浓度溶液的一般步骤为：计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容、摇匀，用到的仪器：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、胶头滴管；还缺少的玻璃仪器：100mL容量瓶(量筒)，酸式滴定管用蒸馏水洗净后、装入标准溶液前，应进行的操作是：用HCl标准溶液润洗酸式滴定管，故答案为：100 mL容量瓶；用HCl标准溶液润洗酸式滴定管；

(2) ①第一阶段滴定使用了酚酞做指示剂，故滴定到pH为8时，即为滴定终点，对照微粒分布图中可知，此时，溶液中含碳微粒的主要存在形式为，故答案为：；

②滴定至第一终点的过程中OH-和与盐酸反应分别生成水和，故该过程中发生反应的离子方程式为H++OH-═H2O，H+ +=，故答案为：H++OH-═H2O，H+ +=；

③根据电离平衡常数表达式可知H2CO3的Ka1= 结合图像可知，当pH=6.4左右时，c() = c()，故H2CO3的pKa1约为6.4，故答案为：b；

(3) a．滴定至第一终点时，溶液中的电荷守恒式为c(H+)+c(Na+) = 2c() + c() +c(OH−)+c(Cl−)，故a错误；

b．滴定至第一终点时，溶液中是氯化钠和碳酸氢钠的混合溶液，故由物料守恒式：n(Cl−) +n() + n() +n(H2CO3) =n(Na+)，故b正确；

c．根据图中可知，碳酸氢根基本完全转化为碳酸时，pH大致为4，故滴定至第二终点的现象是溶液由黄色变为橙色，故c正确；

d．记录酸式滴定管读数V1时，俯视标准液液面，记录盐酸溶液体积V1减小，计算得到碳酸钠质量增大，氢氧化钠质量减小，质量分数减小，故d正确；

故答案为：bcd；

(4)将0.1000mol/L HCl标准溶液装入酸式滴定管，调零，记录起始读数V0；用碱式滴定管取20.00 mL样品溶液于锥形瓶中，滴加2滴酚酞；以HCl标准溶液滴定至第一终点（此时溶质为NaCl和NaHCO3），记录酸式滴定管的读数V1，发生的反应为NaOH+HCl=NaCl+H2O，Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl，然后再向锥形瓶内滴加2滴甲基橙，继续用HCl标准溶液滴定至第二终点，发生的反应为：NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，记录酸式滴定管的读数V2。重复上述操作两次，记录数据如表，

平均V1=，平均V2=，发生反应NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑，消耗的盐酸溶液体积=23.70mL-22.20mL=1.50mL，结合反应过程计算样品中碳酸钠的质量=0.0015L×0.1mol/L×=0.00075mol，得到样品中氢氧化钠的质量分数=

，故答案为：84.1。