将 50.00 mL0.1000 mol⋅L−1Ca(NO3)2 溶液加入 1.000 g 含 NaF 的试样溶液中,过滤、洗涤。滤液及洗液中剩余的 Ca2+ 用 0.0500 mol⋅L−1EDTA 溶液滴定,消耗 24.20 mL.计算试样中 NaF 的质量分数。.
将 50.00 mL0.1000 mol⋅L−1Ca(NO3)2 溶液加入 1.000 g 含 NaF 的试样溶液中,过滤、洗涤。滤液及洗液中剩余的 Ca2+ 用 0.0500 mol⋅L−1EDTA 溶液滴定,消耗 24.20 mL.计算试样中 NaF 的质量分数。
.题目解答
答案
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解析
考查要点:本题主要考查沉淀滴定法的应用,涉及化学反应方程式的书写、物质的量计算及质量分数的求解。
解题核心思路:
- 确定反应关系:Ca²⁺与F⁻反应生成CaF₂沉淀,剩余的Ca²⁺用EDTA滴定。
- 建立物质的量关系:通过EDTA消耗量计算剩余Ca²⁺的物质的量,结合初始Ca²⁺总量,求出参与反应的Ca²⁺量。
- 推导F⁻的物质的量:根据反应方程式的系数比,计算F⁻的物质的量,进而求出NaF的质量分数。
破题关键点:
- 化学反应方程式的正确书写:明确Ca²⁺与F⁻的反应比例(1:2)。
- 有效数字的处理:计算过程中需注意保留足够的有效数字,避免累积误差。
步骤1:计算初始Ca²⁺的物质的量
Ca(NO₃)₂溶液的浓度为$0.1000 \, \text{mol/L}$,体积为$50.00 \, \text{mL}$,则:
$n_{\text{Ca}^{2+}} = 0.1000 \, \text{mol/L} \times 0.05000 \, \text{L} = 0.005000 \, \text{mol}.$
步骤2:计算剩余Ca²⁺的物质的量
EDTA溶液的浓度为$0.0500 \, \text{mol/L}$,消耗体积为$24.20 \, \text{mL}$,则:
$n_{\text{EDTA}} = 0.0500 \, \text{mol/L} \times 0.02420 \, \text{L} = 0.001210 \, \text{mol}.$
由于EDTA与Ca²⁺按1:1反应,剩余Ca²⁺的物质的量为:
$n_{\text{Ca}^{2+} \, \text{剩余}} = 0.001210 \, \text{mol}.$
步骤3:计算参与反应的Ca²⁺的物质的量
初始Ca²⁺总量减去剩余量:
$n_{\text{Ca}^{2+} \, \text{反应}} = 0.005000 \, \text{mol} - 0.001210 \, \text{mol} = 0.003790 \, \text{mol}.$
步骤4:计算F⁻的物质的量
根据反应方程式$\text{Ca}^{2+} + 2\text{F}^- \rightarrow \text{CaF}_2$,每1 mol Ca²⁺需2 mol F⁻:
$n_{\text{F}^-} = 0.003790 \, \text{mol} \times 2 = 0.007580 \, \text{mol}.$
步骤5:计算NaF的质量
NaF的摩尔质量为$41.988 \, \text{g/mol}$,则:
$m_{\text{NaF}} = 0.007580 \, \text{mol} \times 41.988 \, \text{g/mol} = 0.3183 \, \text{g}.$
步骤6:计算质量分数
试样质量为$1.000 \, \text{g}$,则:
$\text{质量分数} = \frac{0.3183 \, \text{g}}{1.000 \, \text{g}} \times 100\% = 31.83\%.$