某課題小組用比色法估測無色污水樣品中苯酚的濃度.
已知:①比色法是通過與標(biāo)準(zhǔn)色階比對顏色確定有色物質(zhì)濃度的方法.
②苯酚是一種水體污染物,在溶液中與氯化鐵發(fā)生顯色反應(yīng):6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+.
③當(dāng)苯酚溶液pH=5.5時,其與氯化鐵顯色效果最佳.
(1)[Fe(C6H5O)6]3-中,提供孤電子對用以形成配位鍵的原子是
O
O
.
(2)根據(jù)苯酚與氯化鐵的顯色原理,推測溶液的pH會影響顯色效果,設(shè)計如下實(shí)驗(yàn).
實(shí)驗(yàn) |
操作 |
現(xiàn)象 |
Ⅰ |
向2mL苯酚溶液(調(diào)節(jié)pH=9)滴加0.1mol?L-1FeCl3溶液 |
生成紅褐色沉淀 |
Ⅱ |
向?qū)嶒?yàn)Ⅰ所得懸濁液中逐滴加入0.1mol?L-1鹽酸 |
沉淀逐漸溶解,溶液變?yōu)樽仙焕^續(xù)滴加鹽酸,溶液由紫色變?yōu)闇\黃色 |
解釋實(shí)驗(yàn)Ⅱ中產(chǎn)生相關(guān)現(xiàn)象的原因:
鹽酸和Fe(OH)3反應(yīng)生成FeCl3和H2O,F(xiàn)e3+濃度增大,平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+正向移動,沉淀逐漸溶解,溶液變?yōu)樽仙^續(xù)滴加鹽酸,氫離子濃度增大,平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+逆向移動,[Fe(C6H5O)6]3-的濃度降低,F(xiàn)e3+濃度增大,溶液由紫色變?yōu)辄S色
鹽酸和Fe(OH)3反應(yīng)生成FeCl3和H2O,F(xiàn)e3+濃度增大,平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+正向移動,沉淀逐漸溶解,溶液變?yōu)樽仙?,繼續(xù)滴加鹽酸,氫離子濃度增大,平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+逆向移動,[Fe(C6H5O)6]3-的濃度降低,F(xiàn)e3+濃度增大,溶液由紫色變?yōu)辄S色
.
(3)緩沖溶液可用于調(diào)節(jié)并維持待測污水樣品pH在一定范圍內(nèi).將0.2mol?L
-1某一元弱酸HA(K
a=10
-5.5)與0.1mol?L
-1的NaOH溶液等體積混合,配制成緩沖溶液.解釋該緩沖溶液pH約為5.5的原因:
將0.2mol?L
-1某一元弱酸HA與0.1mol?L
-1的NaOH溶液等體積混合時得到NaA和HA的混合溶液,且c(HA)≈c(A
-)=0.05mol/L,K
a=
×c(H
+)≈c(H
+)≈10
-5.5,pH≈5.5
將0.2mol?L
-1某一元弱酸HA與0.1mol?L
-1的NaOH溶液等體積混合時得到NaA和HA的混合溶液,且c(HA)≈c(A
-)=0.05mol/L,K
a=
×c(H
+)≈c(H
+)≈10
-5.5,pH≈5.5
.
(4)取amol?L
-1的標(biāo)準(zhǔn)苯酚溶液40mL,加入10mL緩沖溶液(不干擾顯色反應(yīng)),再加入0.1mol?L
-1FeCl
3溶液10mL,混合均勻,定容至100mL,得到溶液X.等差改變標(biāo)準(zhǔn)苯酚溶液的濃度,重復(fù)實(shí)驗(yàn),得到標(biāo)準(zhǔn)色階.
①用比色法估測污水中苯酚濃度的操作是:取40mL污水樣品,
加入10mL緩沖溶液(不干擾顯色反應(yīng)),再加入0.1mol?L-1FeCl3溶液10mL,混合均勻,定容至100mL,與標(biāo)準(zhǔn)色階比對顏色,得出污水中苯酚的濃度
加入10mL緩沖溶液(不干擾顯色反應(yīng)),再加入0.1mol?L-1FeCl3溶液10mL,混合均勻,定容至100mL,與標(biāo)準(zhǔn)色階比對顏色,得出污水中苯酚的濃度
.
②下列說法不正確的是
abd
abd
(填字母序號).
a.若苯酚溶液pH=6,加入緩沖溶液將促進(jìn)苯酚的電離
b.溶液X顏色對應(yīng)的苯酚濃度應(yīng)標(biāo)記為0.4amol?L
-1c.溶液X中,有c(C
6H
5OH)+c(C
6H
5O
-)+6c[Fe(C
6H
5O)
6]
3-=0.4amol?L
-1d.若將污水樣品、緩沖溶液和FeCl
3溶液用量均減為原來的
,其他操作相同,對比色階,讀取的苯酚濃度不變
③為操作方便,用有效成分為FeCl
3?5H
2O的藥片代替上述FeCl
3溶液.若每次檢測投入一粒藥片,為保證標(biāo)準(zhǔn)色階準(zhǔn)確有效,每片應(yīng)含F(xiàn)eCl
3?5H
2O
0.2525
0.2525
g(保留到小數(shù)點(diǎn)后四位).
(5)小組進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn)
不能與Fe
3+形成配合物,原因是
羧基電離出的H+酸性較強(qiáng),使平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+逆向移動
羧基電離出的H+酸性較強(qiáng),使平衡6C6H5OH+Fe3+?[Fe(C6H5O)6]3-(紫色)+6H+逆向移動
.
【答案】O;鹽酸和Fe(OH)
3反應(yīng)生成FeCl
3和H
2O,F(xiàn)e
3+濃度增大,平衡6C
6H
5OH+Fe
3+?[Fe(C
6H
5O)
6]
3-(紫色)+6H
+正向移動,沉淀逐漸溶解,溶液變?yōu)樽仙?,繼續(xù)滴加鹽酸,氫離子濃度增大,平衡6C
6H
5OH+Fe
3+?[Fe(C
6H
5O)
6]
3-(紫色)+6H
+逆向移動,[Fe(C
6H
5O)
6]
3-的濃度降低,F(xiàn)e
3+濃度增大,溶液由紫色變?yōu)辄S色;將0.2mol?L
-1某一元弱酸HA與0.1mol?L
-1的NaOH溶液等體積混合時得到NaA和HA的混合溶液,且c(HA)≈c(A
-)=0.05mol/L,K
a=
×c(H
+)≈c(H
+)≈10
-5.5,pH≈5.5;加入10mL緩沖溶液(不干擾顯色反應(yīng)),再加入0.1mol?L
-1FeCl
3溶液10mL,混合均勻,定容至100mL,與標(biāo)準(zhǔn)色階比對顏色,得出污水中苯酚的濃度;abd;0.2525;羧基電離出的H
+酸性較強(qiáng),使平衡6C
6H
5OH+Fe
3+?[Fe(C
6H
5O)
6]
3-(紫色)+6H
+逆向移動