基础化学实验1 __思考题(3)

2018-11-18 21:25

5.为什么HCl标准溶液配制后需用基准物质进行标定?

商品浓盐酸易挥发,HCl含量常会发生改变,不符合基准物的条件,故不能用稀释一定体积的浓盐酸来直接配制HCl标准溶液,需先配制成近似浓度的HCl溶液,再用基准物无水碳酸钠或硼砂标定HCl溶液准确浓度。

6.怎样配制不含或少含Na2CO3的NaOH标准溶液?

配制不含或少含Na2CO3的NaOH标准溶液的方法是:配制饱和的NaOH溶液(约50.5%,19.3mol·L-1,ρ=1.53g·cm-3),由于Na2CO3在饱和NaOH溶液中的溶解度很小而沉淀到容器的底部,吸取上层清液5mL,用加热煮沸后冷却蒸馏水稀释至1L,然后标定。

7.用苯二甲酸氢钾标定NaOH时,为什么选用酚酞指示剂?用甲基橙或甲基红作指示剂是否可行?

邻苯二甲酸氢钾相当于一个一元酸,K?10-6,化学计量点时, a2=3.9×

c(OH)=c·-?

K?wK?a22-??[c(C8H4O4)/c]1.0?10-14=c·10-5mol·L-1 ?0.05=1.1×3.9?10-6?

pH=9.05,可用酚酞橙作指示剂。

由于时采用碱溶液滴加到苯二甲酸氢钾溶液中的方法进行NaOH溶液浓度标定,化学计量点的pH为9.05,而甲基橙和甲基红都是酸性范围的指示剂,变色点分别为pH3.4和5.0,将使滴定终点提前到达,故有较大的滴定误差而不宜使用。

8.溶解基准物的蒸馏水需用什么量器移取?如果实际加入的蒸馏水加多了,对标定结果有无影响?为什么?

溶解基准物的蒸馏水可用量筒量取。溶解基准物的蒸馏水是溶剂,不参与滴定反应,而酸碱滴定是按其物质的量间关系进行计量,故蒸馏水的的多少不会影响准确称取的基准物质的物质的量,因此蒸馏水的加入量不需要准确计量,蒸馏水加多了改变了反应体系中物质的浓度,但不会影响标定结果,当然蒸馏水加得太多将使滴定操作时锥形瓶的摇动变得困难。 《实验化学》中的思考题

(一)酸碱标准溶液的配制及比较滴定

1.本实验中配制酸碱标准溶液时,试剂只用量筒量取或台天平称取,为什么?稀释所用蒸馏水是否需要准确量取?

因为所配制的溶液还要标定,所以不需要精确的浓度,所以不用精确量取体积和质量;稀释所用蒸馏水也不需要非常准确量取。

2.用HCl溶液滴定NaOH溶液,甲基橙变色时,pH范围是多少,此时是否为化学计量点?

甲基橙变色pH范围为3.1~4.4,指示剂的变色电为pH3.4;HCl溶液滴定NaOH溶液的化学计量点是pH7.00,故甲基橙变色时的pH不是化学计量点。

(二)盐酸标准溶液的标定

1.如果Na2CO3中结晶水没有完全除去,实验结果会怎样? 将结晶水没有完全除去的Na2CO3用作基准物,其称量值与标示质量不符,实际质量偏少的基准物来标定酸溶液时,耗用的酸溶液体积减少,酸溶液浓度的标定结果将偏大。或用这种酸溶液进行滴定分析时,其分析结果将由于有较大的分析误差而失去意义。

2.准确称取的基准物质置于锥形瓶中,锥形瓶中内壁是否要烘干?为什么?

不用,因为从计算公式中可以看出,只要基准物质质量一定,不管加多少水,消耗盐酸的体积都一定,不影响实验结果。

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七、酸碱标准溶液的配制与标定(二)

1.溶解基准物的蒸馏水需用什么量器量取?如果实际加入的蒸馏水多了,对标定结果有无影响?为什么?

溶解基准物的蒸馏水可用量筒量取。在溶解基准物时,实际加入的蒸馏水多于计算量时,对滴定分析结果没有影响。因为滴定分析是按一定计量关系的化学反应进行计算的,只要反应物的量符合化学计量关系即可,与反应体系中物质的浓度高低无关。

(三)氢氧化钠标准溶液的标定

1.在酸碱滴定中,每次指示剂的用量仅为1~2滴,为什么不可多用?

酸碱指示剂用量太多,会消耗标准溶液或试液而引入误差;同时太多或太少加入的指示剂均会影响观察其变色的敏感程度。一般每10mL溶液加指示剂1滴。

2.若邻苯二甲酸氢钾加水后加热溶解,不等其冷却久进行滴定,对标定结果有无影响?为什么?

3.基准物质的称量范围是如何确定的?

酸碱滴定分析中的酸碱溶液的浓度约为0.1mol·L-1,在用25mL滴定管时,为使滴定分析相对误差低于0.1%,滴定剂的耗用体积应在20mL 以上,按消耗滴定剂体积在20~22mL之间计算基准物所需质量,即基准物的量约为2.0×10-3~2.2×10-3mol之间,

4.若邻苯二甲酸氢钾烘干温度>125℃,致使少部分基准物变成了酸酐,用此物质标定NaOH溶液时,对NaOH溶液的浓度有无影响?若有,如何影响?

有影响。邻苯二甲酸酐在水中水解生成邻苯二甲酸,但其摩尔质量小于邻苯二甲酸,若按邻苯二甲酸氢钾的所需量称取少部分变成了酸酐的邻苯二甲酸氢钾时,则称取的该物质要比基准物的量稍大,消耗的NaOH溶液体积增加,NaOH溶液的浓度将偏低。

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八、HAc解离度和解离常数的测定

1.若改变所测HAc溶液的温度和浓度时,HAc的解离度和解离常数有无变化?

??H+ +Ac-,到达解离平衡时, HAc是一种有机弱酸,在水溶液中按下式解离 HAc??HAc的解离常数Ka(HAc)=

?[c(H+)/c?]2c/c?-c(H+)/c?;弱电解质的解离平衡常数与其它平衡常数一样,

当温度一定时,该常数与平衡体系中各物质的平衡浓度大小无关,即当温度一定时,HAc的解离常数K?a是个定值。从热力学角度来看,解离过程是个吸热过程,故当温度升高时,有利于弱电解质向解离反应方向移动,即溶液中解离出来的离子浓度有所增加,解离度α=

c(H+)/c?c/c?[c/c?]??2,由于H离子浓度的增加而增大;当温度一定时,解离平衡常数Ka=,

1-?+

?α=?2??-K?a+(Ka)?4Ka[c/c]2[c/c]?,显然,弱电解质浓度改变时,解离度α随之变化(增大)。

2.采用pH法测定HAc的解离度和解离平衡常数时,为什么要先准确测定HAc溶液的浓度?实验中是怎样测得HAc和Ac- 的平衡浓度的?

HAc是一种有机弱酸,在水溶液中发生解离,达到解离平衡时,可用解离平衡常数反映解离平衡进行程度,K?a?HAc?=-)/c?][c(H+)/c?][c(Ac?c?HAc?/c?c(H+)/c?c/c?。若HAc的起始浓度为c mol·L-1,平

衡时c(H)=c(Ac),且弱酸的解离度α(即

+-

)<5%时,K?a(HAc)=[c(H+)/c?]2c(HAc)/c?,溶液中

的H+离子浓度可用酸度计测出,只有准确测定了HAc溶液的浓度后,才能准确计算出HAc的α和K?(HAc)。

实验中用标准NaOH溶液标定HAc溶液的准确浓度,再测得HAc溶液的PH值,将PH值换算成c(H+),HAc是一种有机弱酸,在水溶液中发生解离,达到解离平衡时c(H+)=c(Ac-),

只要准确地计算出c(H+),即可得到c(Ac-)。

3. 测得HAc解离度和解离平衡常数测定实验中,HAc溶液的浓度要配准确,PH读数准确,为什么?解离度和解离平衡常数的计算值各应取几位有效数字表示?为什么?

因为HAc解离度和解离平衡常数,都是由HAc溶液的浓度和PH值计算得到的。所以必须先要确保HAc溶液的准确浓度和PH准确性,才能保证HAc解离度和解离平衡常数的准确性。

HAc溶液的浓度各应取4位有效数字表示,而HAc溶液的解离度和解离平衡常数的计算值只能取2位有效数字表示。

记录实验过程中测量得到的实验数据时,必需注意有效数字的位数。在分析化学中,有效数字是指实际能测量得到的数字,即所有的确定数字再加一位不定数字,并应根据测量仪器的准确度来确定有效数字的保留位数,使之与所用测量仪器的准确度相应。在HAc解离度和解离平衡常数测定实验中,HAc溶液的浓度是通过酸碱滴定的滴定结果通过计算后得到的,其计算值的有效数字应按滴定分析要求保留,即应有4位有效数字;HAc解离度和解离平衡常数则由酸度计测得的溶液pH值,换算成H+离子浓度后再计算得到的,由于

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酸度计测得的HAc溶液pH值只有2位有效数字,故根据有效数字运算规则,由关系式

Ka(HAc)=

?[c(H+)/c?]2c/c-c(H)/c?+?计算而得的K?a(HAc)只能用2位有效数字表示。

5.在测定一系列同种电解质溶液的pH值时,测定的顺序按由稀到浓和由浓到稀,结

果有何不同?

在测定一系列同种物质溶液的pH值时,电极对H+离子浓度变化的响应时间是不同的,应按溶液的浓度由小到大的次序加入。先测定浓溶液,再测定稀溶液,电极对H+离子浓度变化的响应时间长,如果电极未洗干净,吸附在电极上的H+离子会使稀溶液的PH值降低;

在烧杯中测定溶液pH值时,需将烧杯用待测溶液淋洗,如果先装入浓度大的溶液,再装入浓度小的溶液时,烧杯壁上沾附的浓溶液难以被稀浓度溶液充分淋洗,将导致烧杯内的溶液浓度偏高于原溶液浓度,pH值测定结果将偏大而影响测定结果的准确性。如果先装入稀浓度溶液,再用浓溶液洗涤时,对烧杯内溶液的浓度影响要小得多,易使烧杯内溶液的浓度与原溶液浓度保持一致。

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