Question

【題目】實驗室常利用甲醛法測定(NH4)2SO4樣品中氮的質量分數，其反應原理為：4 NH4++6HCHO===3H＋+6H2O+(CH2)6N4H＋ [滴定時，1 mol(CH2)6N4H+與 l mol H+相當]，然后用NaOH標準溶液滴定反應生成的酸，某興趣小組用甲醛法進行了如下實驗：

步驟I 稱取樣品1.500g。

步驟II 將樣品溶解后，完全轉移到250 mL容量瓶中，定容，充分搖勻。

步驟III 移取25.00mL樣品溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL20％的中性甲醛溶液，搖勻、靜置5 min后，加入1-2滴酚酞試液，用NaOH標準溶液滴定至終點。按上述操作方法再重復2次。

（1）根據步驟III填空：

①堿式滴定管用蒸餾水洗滌后，直接加入NaOH標準溶液進行滴定，則測得樣品中氮的質量分數______ (填“偏高”、“偏低”或“無影響”)。

②錐形瓶用蒸餾水洗滌后，水未倒盡，則滴定時用去NaOH標準溶液的體積______(填“偏大”、“偏小”或“無影響”)

③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察____________

A.滴定管內液面的變化 B.錐形瓶內溶液顏色的變化

④滴定達到終點時，酚酞指示劑由_______色，且_____________。

（2）滴定結果如下表所示：

若NaOH標準溶液的濃度為0.1010mol·L－1則該樣品中氮的質量分數為______

（3）實驗室現有3種酸堿指示劑，其pH變色范圍如下：

甲基橙：3.1～4.4 石蕊：5.0～8.0 酚酞：8.2～10.0

用0.1000mol/LNaOH溶液滴定未知濃度的CH3COOH溶液，反應恰好完全時，下列敘述中正確的是__________。

A.溶液呈中性，可選用甲基橙或酚酞作指示劑

B.溶液呈中性，只能選用石蕊作指示劑

C.溶液呈堿性，可選用甲基橙或酚酞作指示劑

D.溶液呈堿性，只能選用酚酞作指示劑

（4）在25 ℃下，向濃度均為0.1 mol·L-1的MgCl2和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水，先生成________沉淀（填化學式），生成該沉淀的離子方程式為_________。已知25 ℃時Ksp［Mg(OH)2］=1.8×10—11,Ksp［Cu(OH)2］=2.2×10—20。

（5）在25 ℃下，將a mol·L—1的氨水與0.01 mol·L—1的鹽酸等體積混合，反應平衡時溶液中c(NH4+)=c(Cl—)，則溶液顯_______性（填“酸”“堿”或“中”）；用含a的代數式表示NH3·H2O的電離常數Kb=_______。

Answer 1

【答案】偏高 ② ③ ④ 無影響 B 無色變成粉紅(或淺紅) 半分鐘后溶液顏色無新變化則表示已達滴定終點 18.85% D Cu(OH)2 Cu2++2NH3·H2O====Cu(OH)2↓+2NH4+ 中

【解析】

（1）①滴定管中未用標準液潤洗，直接加入標準液會稀釋溶液濃度減小；

②錐形瓶內水對滴定結果無影響；

③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶中溶液的顏色變化，以判定滴定終點；

④如溶液顏色發生變化，且半分鐘內不褪色為滴定終點；

（2）依據滴定前后消耗氫氧化鈉溶液的體積的平均值，結合4NH4＋+6HCHO═4H＋+（CH2）6N4+6H2O、H＋+OH－=H2O計算．

（3）根據鹽類的水解考慮溶液的酸堿性，然后根據指示劑的變色范圍與酸堿中和后的越接近越好，且變色明顯（終點變為紅色），溶液顏色的變化由淺到深容易觀察，而由深變淺則不易觀察；

（4）根據難溶物的溶度積常數判斷先沉淀的物質，溶度積常數越小，越先沉淀；

（5）在25℃下，平衡時溶液中c（NH4＋）=c（Cl－）=0.005mol·L－1，根據物料守恒得c（NH3·H2O）=（0.5a-0.005）mol·L－1，根據電荷守恒得c（H＋）=c（OH－）=10-7mol·L－1，溶液呈中性，NH3·H2O的電離常數Kb=c(OH－)c(NH4＋)/c(NH3·H2O)。

（1）①滴定管中未用標準液潤洗，直接加入標準液會稀釋溶液濃度減小，消耗標準液體積增大，氫離子物質的量增大，4NH4＋+6HCHO═4H＋+（CH2）6N4+6H2O，反應可知測定氮元素含量偏高；

②錐形瓶內水對滴定結果無影響；

③滴定時邊滴邊搖動錐形瓶，眼睛應觀察錐形瓶中溶液的顏色變化B；

④氫氧化鈉滴定酸溶液，達到終點時，酚酞顏色變化為無色變化為紅色，半分鐘內不褪色；

（2）樣品1.5000g，反應為4NH4＋+6HCHO═4H＋+（CH2）6N4+6H2O，消耗氫離子的物質的量和氮元素物質的量相同，依據圖表數據分析可知，三次實驗中消耗氫氧化鈉溶液體積分別為：20.01mL、19.99mL、20.00ml，三次均有效，氫氧化鈉溶液的平均體積為20.00mL，由酸堿中和反應可知，氫離子物質的量=氫氧化鈉物質的量=0.1000mol·L-1×20.00ml×10-3L/ml=2.00×10-3mol，

250mL溶液中氮元素物質的量和氫離子物質的量相同，該樣品中氮的質量分數為

2×10-3mol×14g·mol－1×250÷25÷1.5000g×100%=18.85%．

（3）NaOH溶液滴和CH3COOH溶液反應恰好完全時，生成了CH3COONa，CH3COONa水解溶液呈堿性，應選擇堿性范圍內變色的指示劑，即酚酞，故D正確；

（4）由于KsP[Cu（OH）2]=2.2×10-20＜Ksp[Mg（OH）2]=1.8×10-11，所以Cu（OH）2先生成沉淀；一水合氨和銅離子反應生成氫氧化銅和氨根離子，所以離子方程式為2NH3·H2O+Cu2＋=Cu（OH）2↓+2NH4＋；

（5）在25℃下，平衡時溶液中c（NH4＋）=c（Cl－）=0.005mol·L－1，根據物料守恒得c（NH3．H2O）=（0.5a-0.005）mol·L－1，根據電荷守恒得c（H＋）=c（OH－）=10-7mol·L－1，溶液呈中性，NH3·H2O的電離常數Kb=c(OH－)c(NH4＋)/c(NH3·H2O)=10-7×5×10-3/(0.5a-5×10-3)=。