题目
实验室把失去结晶水的硼砂作为基准物质来标定盐酸,会使计算出的盐酸浓度:A. 偏低B. 无影响C. 偏高D. 说不清
实验室把失去结晶水的硼砂作为基准物质来标定盐酸,会使计算出的盐酸浓度:
A. 偏低
B. 无影响
C. 偏高
D. 说不清
题目解答
答案
A. 偏低
解析
关键知识点:
本题考查基准物质在标定酸碱浓度时的误差分析,需理解物质的量计算与实际反应消耗量的关系。
解题核心思路:
- 基准物质变质:失去结晶水的硼砂(Na₂B₄O₇)摩尔质量减小,相同质量下物质的量增加。
- 计算假设偏差:实验者仍按含结晶水的摩尔质量(Na₂B₄O₇·10H₂O)计算,导致计算值偏小。
- 浓度计算影响:实际消耗的HCl更多,但计算时误认为消耗量少,最终得出的盐酸浓度偏低。
反应原理
硼砂与盐酸反应方程式为:
$\text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 \cdot 10\text{H}_2\text{O} + 2\text{HCl} \rightarrow 2\text{NaCl} + 4\text{H}_3\text{BO}_3 + 8\text{H}_2\text{O}$
每摩尔硼砂需2摩尔HCl。
物质的量分析
- 实际情况:使用失去结晶水的硼砂(Na₂B₄O₇),摩尔质量为$M_{\text{无水}}$。
称取质量$m$时,实际物质的量为:
$n_{\text{真实}} = \frac{m}{M_{\text{无水}}}$ - 计算假设:实验者按含结晶水的摩尔质量$M_{\text{含水}}$计算,认为物质的量为:
$n_{\text{计算}} = \frac{m}{M_{\text{含水}}}$
由于$M_{\text{无水}} < M_{\text{含水}}$,故$n_{\text{真实}} > n_{\text{计算}}$。
浓度计算误差
- 实际消耗HCl:$2n_{\text{真实}}$。
- 计算消耗HCl:实验者误认为消耗$2n_{\text{计算}}$。
- 浓度公式:
$c_{\text{HCl}} = \frac{2n_{\text{计算}}}{V}$
由于$n_{\text{计算}} < n_{\text{真实}}$,计算出的$c_{\text{HCl}}$小于真实值。