2025年硫代硫酸鈉的標(biāo)定及硫酸的配制[試題及答案]一、實(shí)驗(yàn)背景與要求硫代硫酸鈉（Na?S?O?·5H?O）是常用的還原劑，但其晶體易風(fēng)化、潮解，且水中溶解的CO?、O?及微生物會(huì)使其分解，因此需用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度。硫酸（H?SO?）是強(qiáng)酸，市售濃硫酸（濃度約18mol/L）需稀釋后使用，其準(zhǔn)確濃度也需通過(guò)基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定。本實(shí)驗(yàn)要求：1.用重鉻酸鉀（K?Cr?O?）基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定0.1mol/L硫代硫酸鈉溶液的濃度；2.配制0.1mol/L硫酸溶液并通過(guò)無(wú)水碳酸鈉（Na?CO?）基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度；3.記錄完整實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果并分析誤差。試題內(nèi)容1.硫代硫酸鈉溶液的標(biāo)定（1）簡(jiǎn)述以K?Cr?O?為基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定Na?S?O?溶液的反應(yīng)原理，寫出相關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式。（2）稱取K?Cr?O?基準(zhǔn)物質(zhì)時(shí)，為何需用差減法稱量？若稱量時(shí)少量K?Cr?O?撒出，對(duì)最終標(biāo)定結(jié)果有何影響？（3）標(biāo)定過(guò)程中，向K?Cr?O?溶液中加入過(guò)量KI和H?SO?后，為何需在暗處放置5min？若未避光或放置時(shí)間不足，對(duì)結(jié)果有何影響？（4）滴定前為何需將溶液稀釋至約200mL？若未稀釋直接滴定，可能出現(xiàn)什么問題？（5）淀粉指示劑為何要在滴定至溶液呈淺黃色時(shí)加入？若過(guò)早加入會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生何種誤差？（6）平行標(biāo)定3次，記錄以下數(shù)據(jù)（表1），計(jì)算Na?S?O?溶液的濃度及相對(duì)平均偏差（要求≤0.2%）。2.硫酸溶液的配制與標(biāo)定（1）配制0.1mol/LH?SO?溶液500mL，需量取多少體積的濃硫酸（ρ=1.84g/mL，質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%）？寫出計(jì)算過(guò)程（H?SO?摩爾質(zhì)量98.08g/mol）。（2）稀釋濃硫酸時(shí)，為何需將濃硫酸緩慢注入水中而非相反？若操作錯(cuò)誤可能導(dǎo)致什么后果？（3）簡(jiǎn)述以無(wú)水Na?CO?為基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定H?SO?溶液的反應(yīng)原理，寫出化學(xué)反應(yīng)方程式及指示劑選擇依據(jù)。（4）稱取無(wú)水Na?CO?時(shí)，若未在干燥器中冷卻直接稱量，對(duì)H?SO?濃度的標(biāo)定結(jié)果有何影響？（5）滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液中生成的CO?可能導(dǎo)致終點(diǎn)不明顯，應(yīng)如何處理？（6）平行標(biāo)定3次，記錄以下數(shù)據(jù)（表2），計(jì)算H?SO?溶液的濃度及相對(duì)平均偏差（要求≤0.2%）。答案與解析一、硫代硫酸鈉溶液的標(biāo)定（1）反應(yīng)原理與方程式K?Cr?O?在酸性條件下與過(guò)量KI反應(yīng)，定量生成I?，反應(yīng)式為：K?Cr?O?+6KI+7H?SO?=Cr?(SO?)?+4K?SO?+3I?+7H?O生成的I?再用Na?S?O?溶液滴定，反應(yīng)式為：I?+2Na?S?O?=2NaI+Na?S?O?通過(guò)K?Cr?O?的質(zhì)量和滴定消耗的Na?S?O?體積，可計(jì)算Na?S?O?的濃度。（2）差減法稱量的原因及誤差分析差減法稱量可減少基準(zhǔn)物質(zhì)與空氣接觸的時(shí)間，避免吸潮或污染，同時(shí)能準(zhǔn)確稱取指定質(zhì)量范圍的樣品。若稱量時(shí)K?Cr?O?撒出，實(shí)際參與反應(yīng)的K?Cr?O?質(zhì)量小于記錄值，導(dǎo)致計(jì)算的Na?S?O?濃度偏高（因公式中m(K?Cr?O?)偏小，V(Na?S?O?)不變，c(Na?S?O?)=6m/(M·V)×1000，m減小則c偏大）。（3）暗處放置的原因及時(shí)間不足的影響KI與K?Cr?O?的反應(yīng)需一定時(shí)間（約5min）才能完全，避光可防止I?在光照下被空氣中的O?氧化（4I?+O?+4H?=2I?+2H?O），避免額外生成I?導(dǎo)致滴定體積偏大（c(Na?S?O?)偏高）。若未避光或放置時(shí)間不足，反應(yīng)未完全，生成的I?量減少，滴定體積偏?。╟偏低）。（4）稀釋溶液的目的稀釋可降低溶液酸度（H?濃度過(guò)高會(huì)加速Na?S?O?分解：S?O?2?+2H?=S↓+SO?↑+H?O），同時(shí)使Cr3?（綠色）濃度降低，避免顏色過(guò)深影響終點(diǎn)觀察。若未稀釋，Na?S?O?可能分解，導(dǎo)致滴定體積偏大（c偏低）；且Cr3?顏色過(guò)深，終點(diǎn)判斷困難，誤差增大。（5）淀粉指示劑的加入時(shí)機(jī)淀粉與I?形成藍(lán)色絡(luò)合物，若過(guò)早加入，大量I?被淀粉吸附，滴定后期吸附的I?釋放緩慢，導(dǎo)致終點(diǎn)延遲（滴定體積偏大，c偏低）。淺黃色時(shí)加入，此時(shí)I?濃度較低，淀粉僅與少量I?結(jié)合，終點(diǎn)（藍(lán)色褪去）更敏銳。（6）數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算（表1）|平行次數(shù)|m(K?Cr?O?)/g|V(Na?S?O?)初讀數(shù)/mL|V(Na?S?O?)末讀數(shù)/mL|V(Na?S?O?)凈體積/mL||-||-|-|-||1|0.1205|0.02|24.18|24.16||2|0.1210|0.05|24.32|24.27||3|0.1208|0.03|24.25|24.22|計(jì)算過(guò)程：Na?S?O?濃度公式：\[c(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3)=\frac{6\timesm(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7)\times1000}{M(\text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7)\timesV(\text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3)}\]其中，M(K?Cr?O?)=294.18g/mol。-第1次：\(c_1=\frac{6\times0.1205\times1000}{294.18\times24.16}\approx0.1021\\text{mol/L}\)-第2次：\(c_2=\frac{6\times0.1210\times1000}{294.18\times24.27}\approx0.1023\\text{mol/L}\)-第3次：\(c_3=\frac{6\times0.1208\times1000}{294.18\times24.22}\approx0.1022\\text{mol/L}\)平均值：\(\bar{c}=\frac{0.1021+0.1023+0.1022}{3}\approx0.1022\\text{mol/L}\)相對(duì)平均偏差：\[RSD=\frac{|0.1021-0.1022|+|0.1023-0.1022|+|0.1022-0.1022|}{3\times0.1022}\times100\%\approx0.03\%\]符合≤0.2%的要求。二、硫酸溶液的配制與標(biāo)定（1）濃硫酸體積計(jì)算需配制0.1mol/LH?SO?500mL，所需H?SO?物質(zhì)的量：\(n=0.1\times0.5=0.05\\text{mol}\)。濃硫酸的濃度：\(c(\text{濃})=\frac{1000\times\rho\timesw}{M}=\frac{1000\times1.84\times0.98}{98.08}\approx18.4\\text{mol/L}\)。需量取體積：\(V=\frac{n}{c(\text{濃})}=\frac{0.05}{18.4}\approx0.00272\\text{L}=2.72\\text{mL}\)（實(shí)際操作中量取2.7mL）。（2）濃硫酸稀釋的操作要求濃硫酸稀釋時(shí)會(huì)放出大量熱（ΔH=-87.9kJ/mol），若將水倒入濃硫酸中，水密度小會(huì)浮在表面，熱量無(wú)法及時(shí)散失，導(dǎo)致局部沸騰，酸液飛濺。因此需將濃硫酸沿?zé)诰徛⑷胨?，并用玻璃棒不斷攪拌，使熱量均勻擴(kuò)散。操作錯(cuò)誤可能導(dǎo)致酸液飛濺，造成安全事故。（3）標(biāo)定原理與指示劑選擇無(wú)水Na?CO?與H?SO?反應(yīng)：Na?CO?+H?SO?=Na?SO?+CO?↑+H?O反應(yīng)終點(diǎn)pH約為3.9（CO?飽和溶液pH≈3.9），甲基橙（變色范圍pH3.1-4.4，紅→橙）或甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑（變色點(diǎn)pH5.1，綠→暗紫）可準(zhǔn)確指示終點(diǎn)。甲基橙顏色變化明顯，更常用。（4）未冷卻稱量的影響無(wú)水Na?CO?烘干后若未在干燥器中冷卻，會(huì)吸收空氣中的水分，導(dǎo)致稱得的Na?CO?質(zhì)量偏大（含水分）。實(shí)際參與反應(yīng)的Na?CO?質(zhì)量小于記錄值，滴定消耗的H?SO?體積偏小，計(jì)算的H?SO?濃度偏高（c(H?SO?)=m/(2M·V)×1000，m偏大則c偏大，但此處m實(shí)際偏小，因水分導(dǎo)致真實(shí)m=記錄m-水分質(zhì)量，故真實(shí)m偏小，V偏小，c=m/(2M·V)，若m減小的幅度小于V減小的幅度，c可能偏高；反之需具體分析，但通常水分使m虛高，真實(shí)m低，V低，c=(真實(shí)m)/(2M·V)，若真實(shí)m/V的比值與無(wú)水分時(shí)相同，則c不變，否則可能產(chǎn)生正誤差或負(fù)誤差，需結(jié)合具體情況。更準(zhǔn)確的分析：若Na?CO?未冷卻，稱量時(shí)因溫度高，空氣浮力減?。崦浝淇s），導(dǎo)致天平顯示質(zhì)量偏小（實(shí)際質(zhì)量=顯示質(zhì)量+浮力修正），但通常實(shí)驗(yàn)室天平為電子天平，浮力影響可忽略，主要問題是吸潮導(dǎo)致真實(shí)Na?CO?質(zhì)量小于稱量值，因此滴定消耗的H?SO?體積偏小，計(jì)算的c(H?SO?)=(真實(shí)m)/(2M·V)，真實(shí)m<記錄m，V<理論V，若真實(shí)m/V的比值與記錄m/理論V的比值相同，則c不變；若真實(shí)m減少更多，V減少較少，則c偏高，反之則偏低。通常吸潮導(dǎo)致真實(shí)m減少，而V減少較少（因反應(yīng)需消耗的H?SO?量由真實(shí)m決定），故c偏高。（5）CO?對(duì)終點(diǎn)的影響及處理滴定至終點(diǎn)時(shí)，溶液中溶解的CO?會(huì)使溶液pH略低（CO?+H?O?H?CO?），導(dǎo)致指示劑提前變色。處理方法：滴定至溶液呈橙色后，加熱煮沸2min（驅(qū)趕CO?），冷卻后若溶液回退為黃色，需繼續(xù)滴定至橙色，直至顏色穩(wěn)定。（6）數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算（表2）|平行次數(shù)|m(Na?CO?)/g|V(H?SO?)初讀數(shù)/mL|V(H?SO?)末讀數(shù)/mL|V(H?SO?)凈體積/mL||-||-|-|-||1|0.1325|0.04|24.86|24.82||2|0.1330|0.03|24.95|24.92||3|0.1328|0.02|24.89|24.87|計(jì)算過(guò)程：H?SO?濃度公式：\[c(\text{H}_2\text{SO}_4)=\frac{m(\text{Na}_2\text{CO}_3)\times1000}{2\timesM(\text{Na}_2\text{CO}_3)\timesV(\text{H}_2\text{SO}_4)}\]其中，M(Na?CO?)=105.99g/mol。-第1次：\(c_1=\frac{0.1325\times1000}{2\times105.99\times24.82}\approx0.1008\\text{mol/L}\)-第2次：\(c_2=\frac{0.1330\times1000}{2\times105.99\times24.92}\approx0.1009\\text{mol/L}\)-第3次：\(c_3=\frac{0.1328\times1000}{2\times105.99\times24.87}\approx0.1008\\text{mol/L}\)平均值：\(\bar{c}=\frac{0.1008+0.1009+0.1008}{3}\approx