Question

將甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加熱反應，反應后加入足量的鹽酸，析晶、過濾、洗滌，再提純后，得到純的A晶體．稱取0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1  HCl溶液，恰好為化學計量點，加水稀釋到150.0 mL，稱此液為x液．另稱取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，攪勻后，測得此溶液的pH值為4.19．
（1）計算A的摩爾質量；
（2）計算X溶液的pH（活度系數為1）；
（3）在制備A時，加入鹽酸有什么作用？

Answer 1

考點：化學方程式的有關計算

專題：計算題

分析：（1）0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1 HCl溶液，恰好為化學計量點，根據氫氧化鈉的物質的量求出A的物質的量，再根據M=

m

n

計算；
（2）求出x液中NaA的濃度，Kh=

c(A)c(OH-)

c(A-)

=

Kw

Ka

，稱取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，攪勻后，測得此溶液的pH值為4.19，據此求出Ka，則可以求出c（OH^-），再根據Kw計算氫離子濃度和pH；
（3）將甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加熱反應生成苯甲酸鈉，加鹽酸，會生成苯甲酸，同時HCl可以酸性環(huán)境、還原過量的高錳酸鉀．

解答： 解：（1）0.1221g A，加入50.00mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液溶解，再加入20.00mL、0.05000 mol?L^-1 HCl溶液，恰好為化學計量點，則與A反應的氫氧化鈉為0.04000mol?L^-1×0.05000L-0.05000 mol?L^-1×0.02000L=0.001mol，則A的物質的量為0.001mol，所以M=

m

n

=

0.1221g

0.001mol

=122.1g/mol；
答：A的摩爾質量為122.1g/mol；
（2）x液中NaA的濃度為

0.1221g 122.1g/mol

0.15L

=0.00667mol/L，則c（A^-）=0.00667mol/L，
另稱取0.1221g A，加水100.0mL和12.50mL、0.04000mol?L^-1 NaOH溶液，攪勻后，測得此溶液的pH值為4.19，
則剩余的A的物質的量=0.001mol-0.01250mL×0.04000mol?L^-1=0.0005mol，
說明加入的NaOH的量恰好是A的一半，即中和了50%，則c（A^-）=c（A），則Ka=

c(H+)?c(A-)

c(A)

=c（H⁺），所以pH=pKa=4.19；
在x溶液中Kh=

c(A)c(OH-)

c(A-)

=

Kw

Ka

，則c（A）×c（OH^-）=

Kw

Ka

×c（A^-），即c（OH^-）=

Kw Ka ×c(A-)

=

10-14 10-4.19 ×0.00667

=10^-5.99mol/L，
所以pH=14-5.99=8.01；
答：X溶液的pH為8.01；
（3）將甲苯加入到KMnO₄和Na₂CO₃混合溶液中加熱反應生成苯甲酸鈉，加鹽酸，苯甲酸鈉會生成苯甲酸晶體析出，同時HCl可以酸性環(huán)境、HCl具有還原性能還原生成的二氧化錳和過量的高錳酸鉀；
答：在制備A時，加入鹽酸的作用為：一是提供酸性，二是還原MnO₂及過量的KMnO₄成Mn²⁺，三是強制NaA成HA析出．

點評：本題以苯甲酸的制取為知識背景，考查了物質的量的計算、電離常數的計算、水解常數的計算以及pH的計算，側重于考查學生的分析能力和計算能力，題目難度較大．