题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
EDTA 与 Ca²⁺、Mg²⁺ 都按 1:1 形成配合物,所以硬度(以 CaCO₃ 计)的换算链只有三步:耗用的 EDTA 物质的量 = c·V,折算成 CaCO₃ 质量,再除以水样体积。金属指示剂在终点前后颜色突变,终点提前或滞后都会直接反映在 V 上。
自编示意:EDTA 浓度 0.01000 mol/L,滴定 100.00 mL 水样耗 12.00 mL,M(CaCO₃) 取 100.09 g/mol。浓度、读数与体系均为自编示意数值,不代表真实水样测定结果。
二、逐题精讲
题1
题1 求水样以 CaCO₃ 计的硬度(mg/L),并说明计量比为什么是 1:1。
解析
n(EDTA) = 0.01000 × 0.01200 = 0.000120 mol。EDTA 一个分子提供六个配位原子,与一个 Ca²⁺(或 Mg²⁺)包合成 1:1 螯合物,故 n(CaCO₃ 当量) = 0.000120 mol。质量 = 0.000120 × 100.09 = 0.012011 g = 12.0108 mg。水样 0.10000 L,硬度 = 12.0108/0.10000 = 120.1 mg/L。若把 1:1 写成 1:2(一个 EDTA 配两个金属离子),当量会减半,硬度报成 60.1 mg/L,与指示剂终点读数无矛盾但计量关系错,须用标准溶液标定反查。
答案 n = 0.000120 mol;硬度 = 120.1 mg/L(以 CaCO₃ 计);1:1 来自单个金属离子与单个 EDTA 的螯合。
采分点 c·V 换算 1 分、1:1 说明 1 分、CaCO₃ 质量 1 分、体积折算 1 分、硬度值 1 分、错误计量比辨析 1 分。
易错点 把 mL 直接当 L 代入,硬度会差 1000 倍。
题2
题2 若指示剂变色滞后导致终点提前、少滴 0.50 mL,硬度报成多少、偏低多少?与计量比写错造成的偏差有何不同?
解析
少滴后 V′ = 11.50 mL,n′ = 0.01000×0.01150 = 0.000115 mol,硬度 = 115.1 mg/L,相对偏低 (120.1080−115.1035)/120.1080 = 4.17%。这类误差随 V 线性变化,属终点判断的操作误差,重复滴定取平均或改用仪器判定终点可缩小。计量比写错则是系统性的倍数误差:1:1 误作 1:2 时硬度变 60.1 mg/L,偏低 50.0%,且每份样品都按同一倍数错,取平均抹不掉。两者的报警信号不同:前者看平行样 V 的离散,后者要用标准硬度样反测回收率。
答案 V′ = 11.50 mL,硬度 115.1 mg/L,偏低 4.17%;计量比错为固定偏低 50.0%。
采分点 少滴体积 1 分、新 n 1 分、新硬度 1 分、相对偏低 1 分、两类误差区分 1 分、报警信号 1 分。
易错点 把终点提前与计量比写错都归成「读数偏小」,会漏掉倍数型系统误差。
三、规律小结与对照表
| 情形 | V(mL) | n(mol) | 硬度(mg/L) |
|---|---|---|---|
| 正确 1:1 | 12.00 | 0.000120 | 120.1 |
| 终点提前 | 11.50 | 0.000115 | 115.1 |
| 计量比误作 1:2 | 12.00 | 0.000060 | 60.1 |
| 相对偏低(提前) | — | — | 4.17% |
| 相对偏低(计量比) | — | — | 50.0% |
小结:先把体积换成物质的量再折算硬度;终点误差随 V 线性变、取平均可缩,计量比错是固定倍数误差、必须靠标准样反测。
四、自测清单
- 能写 c·V 换算物质的量
- 能说明 EDTA 与金属离子 1:1 配位
- 能按 CaCO₃ 折算硬度
- 能识别 mL 与 L 的量纲
- 能回代终点提前的线性偏差
- 能区分操作误差与倍数型系统误差