274.用基准无水碳酸钠标定0.100mol/L盐酸,宜选用( )作指示剂。

这是一道关于酸碱滴定指示剂选择的经典分析化学题目。以下是详细的解析： ### 1. 反应原理分析 用基准无水碳酸钠（$Na_2CO_3$）标定盐酸（$HCl$）时，发生的化学反应分两步进行，但标定的终点通常是指将碳酸钠完全转化为碳酸（即二氧化碳和水）： $$ Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow $$ 或者写成离子方程式： $$ CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow $$ ### 2. 化学计量点 pH 值计算 当滴定达到化学计量点时，溶液中的溶质主要是 $NaCl$ 和饱和的 $CO_2$（即碳酸 $H_2CO_3$）。此时溶液呈弱酸性。 * 饱和 $CO_2$ 水溶液的浓度约为 $0.04 \text{ mol/L}$。 * 碳酸的一级电离常数 $K_{a1} \approx 4.2 \times 10^{-7}$。 * 根据弱酸 pH 计算公式： $$ [H^+] \approx \sqrt{c \cdot K_{a1}} = \sqrt{0.04 \times 4.2 \times 10^{-7}} \approx 1.3 \times 10^{-4} \text{ mol/L} $$ $$ pH \approx -\lg(1.3 \times 10^{-4}) \approx 3.9 $$ 因此，滴定终点的 pH 值大约在 **3.8 ~ 4.0** 左右。我们需要选择一个变色范围在此附近的指示剂。 ### 3. 选项分析 * **A. 溴甲酚绿—甲基红 (Bromocresol Green - Methyl Red)** * 这是一种混合指示剂。 * 甲基红的变色范围是 pH 4.4 (红) ~ 6.2 (黄)。 * 溴甲酚绿的变色范围是 pH 3.8 (黄) ~ 5.4 (蓝)。 * 两者混合后，变色点更加敏锐，变色范围通常在 **pH 5.1 (酒红色) $\rightarrow$ pH 4.4 (灰色) $\rightarrow$ pH 4.0 (绿色/亮绿色)** 附近（具体颜色变化视配比略有不同，常描述为由绿色变为暗红色或酒红色，中间经过灰色）。 * **关键点**：该混合指示剂的变色点非常接近碳酸滴定的终点 pH (≈3.9)，且颜色变化敏锐（由绿变红），是标定盐酸最常用的指示剂之一。 * **B. 酚酞 (Phenolphthalein)** * 变色范围：pH 8.2 ~ 10.0。 * 适用于强碱滴定弱酸，或碳酸钠滴定至碳酸氢钠的第一步终点 ($CO_3^{2-} \rightarrow HCO_3^-$, pH ≈ 8.3)。 * 若用于本题的全量标定，会在只反应了一半时就变色，导致结果误差极大（偏低一半）。 * **C. 百里酚蓝 (Thymol Blue)** * 有两个变色范围：pH 1.2 ~ 2.8 (红-黄) 和 pH 8.0 ~ 9.6 (黄-蓝)。 * 其酸性范围的变色点太低 (pH < 2.8)，碱性范围太高，均不适合 pH ≈ 4 的终点。 * **D. 二甲酚橙 (Xylenol Orange)** * 主要用作金属离子络合滴定（如 EDTA 滴定）的指示剂，在 pH < 6 时呈黄色，pH > 6 时呈红色（随金属离子存在情况复杂）。 * 一般不用于简单的酸碱滴定标定。 ### 4. 结论 由于碳酸钠标定盐酸的终点 pH 约为 3.9，属于弱酸性区域。**溴甲酚绿—甲基红混合指示剂**的变色范围恰好覆盖此区域，且变色敏锐，能准确指示终点。 故正确答案为 **A**。