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化学
题目

用长期保存在硅胶干燥器中的硼砂(Na2B4O71OH2·O)标定盐酸溶液时,结果会()。A. 偏高B. 偏低C. 没有影响D. 无法判断

用长期保存在硅胶干燥器中的硼砂(Na2B4O71OH2·O)标定盐酸溶液时,结果会()。

A. 偏高

B. 偏低

C. 没有影响

D. 无法判断

题目解答

答案

B. 偏低

解析

考查要点:本题主要考查化学基准物质的稳定性及其对滴定分析结果的影响。关键在于理解硼砂作为基准物质的组成变化如何影响盐酸浓度的标定结果。

解题核心思路:

  1. 硼砂的组成变化:长期存放于硅胶干燥器中,硼砂可能失去部分结晶水,导致其实际摩尔质量降低,物质的量增加(相同质量下)。
  2. 滴定反应关系:硼砂与盐酸的反应为 $1:2$(1 mol 硼砂需 2 mol HCl)。
  3. 计算偏差分析:若实际物质的量增加,滴定时消耗的 HCl 体积会增加,但计算时仍按原组成(含结晶水)计算,导致盐酸浓度被低估。

关键步骤分析

  1. 硼砂的组成变化
    原始硼砂为 $Na_2B_4O_7 \cdot 10H_2O$,摩尔质量为 $381 \, \text{g/mol}$。若失去部分结晶水(如变为 $Na_2B_4O_7 \cdot nH_2O, \, n < 10$),其摩尔质量降低,相同质量下物质的量增加。

  2. 滴定过程中的实际消耗量
    设称取硼砂质量为 $m$,实际物质的量为 $\frac{m}{M_{\text{实际}}}$($M_{\text{实际}} < 381$)。根据反应关系,需 $2 \cdot \frac{m}{M_{\text{实际}}}$ mol 的 HCl。
    但计算时误按原组成计算,认为物质的量为 $\frac{m}{381}$,需 $2 \cdot \frac{m}{381}$ mol 的 HCl。
    由于 $\frac{m}{M_{\text{实际}}} > \frac{m}{381}$,实际消耗的 HCl 体积 $V$ 增大。

  3. 盐酸浓度的计算偏差
    计算公式为:
    $c_{\text{HCl}} = \frac{2 \cdot \frac{m}{381}}{V}$
    但实际应为:
    $c_{\text{HCl}} = \frac{2 \cdot \frac{m}{M_{\text{实际}}}}{V}$
    因 $\frac{m}{381} < \frac{m}{M_{\text{实际}}}$,计算值 $c_{\text{HCl}}$ 偏低。

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