由NaOH和Na2CO3组成的混合碱,当分别用酚酞和甲基橙指示二个滴定终点时,消耗HCl的关系为: ( )A. V1=V2B. V1>V2C. V1D. 无法确定
A. V1=V2
B. V1>V2
C. V1 D. 无法确定
题目解答
答案
解析
本题考查混合碱滴定过程中不同指示剂指示终点时消耗酸的体积关系,解题关键在于明确酚酞和甲基橙作为指示剂时,混合碱中各成分的反应情况。
1. 明确混合碱成分及滴定原理
混合碱由$NaOH$和$Na_2CO_3$组成,用$HCl$进行滴定。酚酞的变色范围是$8.2 - 10.0$,甲基橙的变色范围是$3.1 - 4.4$。
- 当用酚酞作指示剂时,溶液呈碱性,$NaOH$会与$HCl$发生中和反应,$Na_2CO_3$会与$HCl$反应生成$NaHCO_3$。
- 当用甲基橙作指示剂时,溶液呈酸性,此时$NaHCO_3$会继续与$HCl$反应生成$CO_2$和$H_2O$。
2. 分析用酚酞作指示剂时的反应
设$NaOH$的物质的量为$n_{NaOH}$,$Na_2CO_3$的物质的量为$n_{Na_2CO_3}$,消耗$HCl$的体积为$V_1$。
发生的反应方程式为:
$NaOH + HCl = NaCl + H_2O$
$Na_2CO_3 + HCl = NaHCO_3 + NaCl$
根据化学计量关系,$n_{NaOH}$与$HCl$反应消耗$HCl$的物质的量等于$n_{NaOH}$,$n_{Na_2CO_3}$与$HCl$反应生成$NaHCO_3$消耗$HCl$的物质的量也等于$n_{Na_2CO_3}$。
所以消耗$HCl$的总物质的量$n_{HCl1}=n_{NaOH}+n_{Na_2CO_3}$。
3. 分析用甲基橙作指示剂时的反应
此时是在酚酞指示终点后的溶液基础上继续滴定,溶液中的$NaHCO_3$与$HCl$反应,消耗$HCl$的体积为$V_2$。
反应方程式为:
$NaHCO_3 + HCl = NaCl + CO_2\uparrow + H_2O$
由前面反应可知,生成$NaHCO_3$的物质的量等于$n_{Na_2CO_3}$,所以消耗$HCl$的物质的量$n_{HCl2}=n_{Na_2CO_3}$。
4. 比较$V_1$和$V_2$
因为$n_{HCl1}=n_{NaOH}+n_{Na_2CO_3}$,$n_{HCl2}=n_{Na_2CO_3}$,且$n_{NaOH}\gt0$,所以$n_{HCl1}\gt n_{HCl2}$。
根据$n = cV$($c$为$HCl$的浓度),在$c$相同的情况下,$n$越大,$V$越大,所以$V_1\gt V_2$。