单选题
已知 TNaOH/H2SO4=0.004904g/mL,则氢氧化钠的量浓度为()
A
0.0001
B
0.005
C
0.5
D
0.1
答案解析
正确答案:D
解析:
这是一道关于滴定分析中**滴定度(Titer)**与**物质的量浓度(Molarity)**换算的化学计算题。
### 1. 理解符号含义
* $T_{NaOH/H_2SO_4}$:表示每毫升 NaOH 标准溶液相当于多少克 $H_2SO_4$。
* 即:$1 \text{ mL}$ NaOH 溶液可以中和 $0.004904 \text{ g}$ 的 $H_2SO_4$。
* 目标:求 NaOH 溶液的物质的量浓度 $c(NaOH)$,单位通常为 $\text{mol/L}$。
### 2. 化学反应方程式
氢氧化钠与硫酸反应的化学方程式为:
$$ 2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O $$
从方程式可知,物质的量之比为:
$$ n(NaOH) : n(H_2SO_4) = 2 : 1 $$
即:
$$ n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) $$
### 3. 计算步骤
**第一步:计算 $H_2SO_4$ 的摩尔质量**
$$ M(H_2SO_4) = 2 \times 1.008 + 32.06 + 4 \times 16.00 \approx 98.08 \text{ g/mol} $$
*(注:通常简化计算取 $98 \text{ g/mol}$ 或更精确的 $98.08 \text{ g/mol}$,本题数据 $0.004904$ 暗示使用 $98.08$ 更为精准,因为 $0.004904 \times 20 = 0.09808$)*
**第二步:计算 1 mL NaOH 溶液对应的 $H_2SO_4$ 的物质的量**
已知 $1 \text{ mL}$ NaOH 对应 $m(H_2SO_4) = 0.004904 \text{ g}$。
$$ n(H_2SO_4) = \frac{m}{M} = \frac{0.004904 \text{ g}}{98.08 \text{ g/mol}} = 0.00005 \text{ mol} $$
**第三步:计算 1 mL NaOH 溶液中 NaOH 的物质的量**
根据反应比例 $n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4)$:
$$ n(NaOH) = 2 \times 0.00005 \text{ mol} = 0.0001 \text{ mol} $$
**第四步:计算 NaOH 的物质的量浓度**
浓度定义为每升溶液中的溶质物质的量。
目前我们知道 $1 \text{ mL}$ ($0.001 \text{ L}$) 溶液中含有 $0.0001 \text{ mol}$ NaOH。
$$ c(NaOH) = \frac{n(NaOH)}{V(L)} = \frac{0.0001 \text{ mol}}{0.001 \text{ L}} = 0.1 \text{ mol/L} $$
### 4. 通用公式法(快速解题)
滴定度 $T_{A/B}$ 与浓度 $c_A$ 的换算公式为:
$$ c_A = \frac{T_{A/B} \times 1000 \times a}{b \times M_B} $$
其中:
* $T_{A/B} = 0.004904 \text{ g/mL}$
* $a/b$ 是反应系数比,此处 $NaOH$ 系数为 2,$H_2SO_4$ 系数为 1,故 $\frac{a}{b} = \frac{2}{1} = 2$
* $M_B (H_2SO_4) \approx 98.08 \text{ g/mol}$
* $1000$ 是将 mL 转换为 L 的因子
代入计算:
$$ c(NaOH) = \frac{0.004904 \times 1000 \times 2}{1 \times 98.08} $$
$$ c(NaOH) = \frac{4.904 \times 2}{98.08} $$
$$ c(NaOH) = \frac{9.808}{98.08} = 0.1 \text{ mol/L} $$
### 5. 结论
计算结果为 $0.1 \text{ mol/L}$。
对比选项:
A. 0.0001
B. 0.005
C. 0.5
D. 0.1
故正确答案为 **D**。
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