Question

5．氯堿工業(yè)所用的食鹽水中Na₂SO₄的濃度不能超過(guò)5.00g•L^-1．工業(yè)上測(cè)定食鹽水中Na₂SO₄濃度的實(shí)驗(yàn)步驟如下：
步驟Ⅰ：量取10.00mL食鹽水，先加入少量36.5%的濃鹽酸，使溶液呈酸性，再加入足量的三乙醇胺和乙醇混合液，以使食鹽水中Fe³⁺、Al³⁺與三乙醇胺形成配離子而不與EDTA（Na₂H₂Y）反應(yīng)，再加蒸餾水配成100.00mL溶液A；
步驟Ⅱ：準(zhǔn)確量取20.00mL溶液A，加入0.060 0mol•L^-1的BaCl₂溶液20.00mL，充分振蕩，用鉻黑T作指示劑，用0.050 0mol•L^-1的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Ba²⁺（離子方程式為Ba²⁺+H₂Y^2-═BaY^2-+2H⁺），消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積23.79mL．再重復(fù)以上操作2次，消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積分別為23.82mL、23.79mL．
（1）溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.5%的濃鹽酸密度為1.18g•mL^-1，該濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度為11.8 mol•L^-1．已知：室溫下，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10．若食鹽水中SO₄^2-沉淀完全（濃度小于1×10^-6 mol•L^-1），則溶液中c（Ba²⁺）至少為1.0×10^-4 mol•L^-1．
（2）加入濃鹽酸使溶液呈酸性的原因是防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不與三乙醇胺反應(yīng)）．
（3）通過(guò)計(jì)算確定原食鹽水中Na₂SO₄的濃度（用g•L^-1表示）（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算關(guān)系計(jì)算得到，若食鹽水中SO₄^2-沉淀完全結(jié)合溶度積常數(shù)計(jì)算溶液中c（Ba²⁺）；
（2）鐵離子和鋁離子水解溶液顯酸性，生成氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀；
（3）n（BaCl₂）=0.060 0 mol•L^-1×20.00×10^-3 L=1.2×10^-3 mol，
V（EDTA）=（23.82+23.79+23.79）/3=23.80 mL，
與EDTA反應(yīng)的n（BaCl₂）=n（EDTA）=0.050 0 mol•L^-1×23.80×10^-3 L=1.19×10^-3 mol，
n（Na₂SO₄）=n（BaCl₂）=1.2×10^-3 mol-1.19×10^-3 mol=1.0×10^-5 mol．

解答 解：（1）溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.5%的濃鹽酸密度為1.18g•mL^-1，該濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000×1.18×36.5%}{36.5}$mol/L=11.8 mol•L^-1，
已知：室溫下，K_sp（BaSO₄）=1.0×10^-10．若食鹽水中SO₄^2-沉淀完全（濃度小于1×10^-6 mol•L^-1），則溶液中c（Ba²⁺）=$\frac{Ksp}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.0×1{0}^{-10}}{1×1{0}^{-6}}$mol/L=1.0×10^-4 mol•L^-1，
故答案為：11.8 mol•L^-1；1.0×10^-4 mol•L^-1；
（2）加入濃鹽酸使溶液呈酸性的原因是防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不與三乙醇胺反應(yīng)），
故答案為：防止Fe³⁺、Al³⁺水解（不與三乙醇胺反應(yīng)）；
（3）n（BaCl₂）=0.060 0 mol•L^-1×20.00×10^-3 L=1.2×10^-3 mol，
V（EDTA）=（23.82+23.79+23.79）/3=23.80 mL，
與EDTA反應(yīng)的n（BaCl₂）=n（EDTA）=0.050 0 mol•L^-1×23.80×10^-3 L=1.19×10^-3 mol，
n（Na₂SO₄）=n（BaCl₂）=1.2×10^-3 mol-1.19×10^-3 mol=1.0×10^-5 mol，
鹽水中Na₂SO₄的濃度=$\frac{1.0×1{0}^{-5}mol×142g/mol}{10×1{0}^{-3}L}$×5=0.71 g•L^-1，
答：通過(guò)計(jì)算確定原食鹽水中Na₂SO₄的濃度為0.71 g•L^-1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了濃度換算、滴定實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷、定城鎮(zhèn)定量關(guān)系的計(jì)算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．