题目
用硼砂(Na2B4O7·10H2O式量381.4) 标定0.1mol·L-1的HCl溶液,宜称取此基准物的重量为__________.( )A. 0.1~0.2克B. 0.8 ~ 1.0克C. 0.6 ~ 0.8克D. 0.4 ~ 0.6克
用硼砂(Na2B4O7·10H2O式量381.4) 标定0.1mol·L-1的HCl溶液,宜称取此基准物的重量为__________.( )
A. 0.1~0.2克
B. 0.8 ~ 1.0克
C. 0.6 ~ 0.8克
D. 0.4 ~ 0.6克
题目解答
答案
D. 0.4 ~ 0.6克
解析
考查要点:本题主要考查化学基准物的称取量计算,涉及化学反应方程式的书写、物质的量与浓度的关系,以及实验操作中合理取样的原则。
解题核心思路:
- 确定反应式:明确硼砂与盐酸的反应方程式,确定物质的量比。
- 计算理论质量:根据HCl目标浓度和预期消耗体积,结合反应式计算所需硼砂质量。
- 选择合理范围:结合实验中通常取20~30 mL滴定液体积,推导出硼砂的合理称取范围。
破题关键点:
- 反应式中硼砂与HCl的摩尔比为1:2,需准确应用此比例。
- 实验中滴定液体积一般控制在20~30 mL,以减少测量误差。
反应方程式
硼砂与盐酸反应的化学方程式为:
$\text{Na}_2\text{B}_4\text{O}_7 + 2\text{HCl} + 5\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{H}_3\text{BO}_3 + 2\text{NaCl}$
关键关系:1 mol 硼砂对应 2 mol HCl。
理论质量计算
假设滴定中HCl的消耗体积为25 mL(合理中间值):
- HCl的物质的量:
$n(\text{HCl}) = C \cdot V = 0.1 \, \text{mol/L} \times 0.025 \, \text{L} = 0.0025 \, \text{mol}$ - 硼砂的物质的量:
根据反应式,硼砂与HCl的摩尔比为1:2,故:
$n(\text{硼砂}) = \frac{n(\text{HCl})}{2} = \frac{0.0025}{2} = 0.00125 \, \text{mol}$ - 硼砂的质量:
$m = n \cdot M = 0.00125 \, \text{mol} \times 381.4 \, \text{g/mol} \approx 0.476 \, \text{g}$
合理范围推导
若取HCl体积范围20~30 mL,则对应硼砂质量范围:
- 20 mL时:
$m = \frac{0.1 \times 0.020}{2} \times 381.4 \approx 0.381 \, \text{g}$ - 30 mL时:
$m = \frac{0.1 \times 0.030}{2} \times 381.4 \approx 0.572 \, \text{g}$
因此,合理称取范围为 0.4~0.6克(选项D)。