Question

【題目】自然界水體中的碳元素主要以碳酸鹽、碳酸氫鹽和有機物形式存在。水體中有機物含量是水質(zhì)的重要指標，常用總有機碳衡量(總有機碳＝)。某學(xué)生興趣小組用如下實驗方法測定采集水樣的總有機碳。

步驟1：量取50 mL水樣，加入足量硫酸，加熱，通N2，并維持一段時間(裝置如圖，夾持類儀器省略)。

步驟2：再向水樣中加入過量的K2Cr2O7溶液(可將有機物中的碳元素氧化成CO2)，加熱，充分反應(yīng)，生成的CO2完全被100mL 0.206 mol·L－1的Ba(OH)2溶液吸收。

步驟3：將吸收CO2后的濁液過濾并洗滌沉淀，再將洗滌得到的濾液與原濾液合并，加水配制成500mL溶液。量取25.00mL溶液于錐形瓶中，加入幾滴酚酞試劑，并滴加0.05mol·L－1的H2C2O4溶液，發(fā)生反應(yīng)：Ba(OH)2＋H2C2O4===BaC2O4↓＋2H2O 恰好完全反應(yīng)時，共消耗H2C2O4溶液20.00 mL。

（1）步驟1的目的是____。

（2）用H2C2O4溶液滴定至終點時，溶液顏色變化是____。

（3）計算水樣的總有機碳(以mg·L－1表示)，并寫出計算過程。____

Answer 1

【答案】 將水樣中的CO32-和HCO3- 轉(zhuǎn)化為CO2，并將CO2完全趕出 溶液由淺紅色變?yōu)闊o色且30s內(nèi)不變色 144 mg·L－1

【解析】（1）碳酸鹽與稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳；（2）滴定前是滴加酚酞的氫氧化鋇溶液，溶液為紅色，用H2C2O4溶液滴定至終點時，溶液顏色變化是溶液由淺紅色變?yōu)闊o色且30s內(nèi)不變色；（3）n(H2C2O4)=0.05000mol/L×20.00×10-3L=1.000×10-3mol,與H2C2O4反應(yīng)的Ba(OH)2的物質(zhì)的量：n1[Ba(OH)2]= n(H2C2O4)= 1.000×10-3mol。與CO2反應(yīng)的Ba(OH)2的物質(zhì)的量：n2[Ba(OH)2]=0.206mol/L×0.1L-1.000×10-3mol×=6.000×10-4mol。由水樣中有機物轉(zhuǎn)化成CO2的物質(zhì)的量：n(CO2)= n2[Ba(OH)2]= 6.000×10-4mol。水樣中有機物含碳元素的物質(zhì)的量：n(C)= n(CO2) = 6.000×10-4mol,以此計算。

（1）碳酸鹽與稀硫酸反應(yīng)生成二氧化碳，則步驟1的目的是將水樣中的CO32-和HCO3-轉(zhuǎn)化為CO2,并將CO2完全趕出。

（2）滴定前是滴加酚酞的氫氧化鋇溶液，溶液為紅色，用H2C2O4溶液滴定至終點時，溶液顏色變化是溶液由淺紅色變?yōu)闊o色且30s內(nèi)不變色；

（3）n(H2C2O4)=0.05000mol/L×20.00×10-3L=1.000×10-3mol,與H2C2O4反應(yīng)的Ba(OH)2的物質(zhì)的量：n1[Ba(OH)2]= n(H2C2O4)= 1.000×10-3mol。

與CO2反應(yīng)的Ba(OH)2的物質(zhì)的量：n2[Ba(OH)2]=0.206mol/L×0.1L-1.000×10-3mol×=6.000×10-4mol。

由水樣中有機物轉(zhuǎn)化成CO2的物質(zhì)的量：n(CO2)= n2[Ba(OH)2]= 6.000×10-4mol。

水樣中有機物含碳元素的物質(zhì)的量：n(C)= n(CO2) = 6.000×10-4mol,

水樣中總有機碳：=144 mg·L－1。