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NaOH溶液配制仪器选择
2025/07/20·StepFun can make mistakes, check important info.
4.称取1.6g固体NaOH配制400mL浓度约为$0.1mol·L^{-1}$的NaOH溶液,下列仪器中不需要使用的是() A.100mL烧杯 B.500mL容量瓶 500mL量筒 D.500mL细口试剂瓶(具橡胶塞)
Reason
思考过程

首先,问题是:称取1.6g固体NaOH配制400mL浓度约为0.1mol·L^{-1}的NaOH溶液,下列仪器中不需要使用的是()选项有A.100mL烧杯、B.500mL容量瓶、C.500mL量筒、D.500mL细口试剂瓶(具橡胶塞)。

我需要计算一下所需的NaOH量是否合理。浓度约为0.1 mol/L,体积是400 mL,即0.4 L。

所以,所需的NaOH摩尔数是:浓度 × 体积 = 0.1 mol/L × 0.4 L = 0.04 mol。

NaOH的摩尔质量是40 g/mol(Na=23, O=16, H=1,所以23+16+1=40 g/mol)。

因此,所需的NaOH质量是:0.04 mol × 40 g/mol = 1.6 g。这与题目给出的1.6g一致,所以浓度和质量的匹配是正确的。

现在,我们要配制400 mL的溶液。选项中的仪器:

A. 100mL烧杯:烧杯通常用于溶解或临时盛放溶液。

B. 500mL容量瓶:容量瓶用于精确配制一定体积的溶液。

C. 500mL量筒:量筒用于量取液体体积。

D. 500mL细口试剂瓶(具橡胶塞):试剂瓶用于储存溶液。

我们要配制的溶液是400 mL,但选项B和C都是500mL的,D也是500mL的。

容量瓶的规格通常是固定的,比如100mL、250mL、500mL、1000mL等。要配制400mL的溶液,但没有400mL的容量瓶,所以可能需要使用500mL的容量瓶,然后配制500mL溶液,但题目说配制400mL,所以可能需要部分转移或其他方法。

题目说“配制400mL浓度约为0.1mol·L^{-1}的NaOH溶液”。在实验室中,通常使用容量瓶来配制精确体积的溶液。

但400mL不是标准规格,标准容量瓶通常是100mL、250mL、500mL、1000mL等。所以,要配制400mL,可能需要使用500mL容量瓶,然后只取400mL使用?但那样不精确。

或许题目允许使用接近的规格。或者,我们可能需要检查是否需要使用容量瓶。

再读题目:它说“配制400mL”,但仪器选项有500mL容量瓶。

在实验中,配制溶液时,我们通常使用容量瓶来确保体积精确。

但400mL没有标准容量瓶,所以可能使用500mL容量瓶,然后配制到500mL,但由于浓度是0.1M,质量是1.6g,对于500mL,浓度会不同。

计算一下:如果配制500mL的0.1M NaOH,所需质量是:0.1 mol/L × 0.5 L = 0.05 mol × 40 g/mol = 2.0 g。但题目给的是1.6g,所以是用于400mL,而不是500mL。

因此,使用500mL容量瓶会得到500mL溶液,但我们需要400mL,所以可能不匹配。

或许我们可以用500mL容量瓶,但只溶解1.6g NaOH,然后加水到500mL,但这样浓度是0.1M × (400/500) = 0.08M,不是0.1M。题目说“浓度约为0.1mol·L^{-1}”,但0.08M与0.1M有差异,可能不被接受。

题目说“约为”,但通常“约为”意味着允许小偏差,但20%的偏差(0.08 vs 0.1)可能太大。

0.08 / 0.1 = 0.8,即20%低估,可能不算“约为”。通常“约为”指在5-10%以内。

所以,最好使用精确体积。

但400mL容量瓶不存在,所以可能需要其他方法。

或许使用量筒和烧杯等仪器来配制。

现在看选项:不需要使用的仪器。

A. 100mL烧杯:可能用于溶解NaOH。NaOH固体通常在烧杯中溶解,然后转移到容量瓶或直接用于配制。

B. 500mL容量瓶:如果我们要配制精确400mL,但没有400mL容量瓶,所以可能不需要500mL的,因为使用500mL容量瓶会得到500mL溶液,但我们需要400mL。

C. 500mL量筒:量筒可以量取体积,但400mL用量筒量取可能不精确,且500mL量筒可以量取500mL,但我们需要400mL,所以可能需要量取400mL。

D. 500mL细口试剂瓶:用于储存溶液。

在标准操作中,配制溶液时,通常使用容量瓶来定容。

但这里体积是400mL,非标准,所以可能需要用其他容器。

或许使用烧杯溶解,然后转移到量筒或直接稀释。

但量筒不是用于精确配制,而是量取体积。

另一个想法:或许我们可以用100mL烧杯溶解1.6g NaOH,然后转移到400mL量筒中,但量筒没有400mL规格,通常量筒有50、100、250、500、1000mL等,所以400mL量筒不存在。选项C是500mL量筒,所以可能用量筒量取水或稀释。

但题目是配制400mL溶液,所以最终体积是400mL。

在实验室,如果没有合适容量瓶,可以用烧杯和量筒结合,但精度不高。

对于“约为”的溶液,可能允许。

但让我们检查每个仪器是否必需。

首先,溶解NaOH固体:通常需要烧杯。选项A是100mL烧杯,1.6g NaOH溶解后体积很小,因为NaOH摩尔质量40g/mol,1.6g是0.04mol,溶解在水中,溶液体积会增加,但初始水需要多少?

当我们溶解固体在烧杯中,我们通常加一些水,溶解后,再转移到容量瓶,并加水定容。

但这里没有容量瓶。

或许使用量筒来定容。

但量筒不是为定容设计,精度较低。

另一个选项:或许不需要容量瓶,因为体积是“约为”,所以可以用量筒量取400mL水,然后将NaOH加入,但加入固体不会显著改变体积,因为1.6g NaOH溶解后,体积增加很小。

对于1.6g NaOH,摩尔质量40g/mol,密度?NaOH溶液密度,但大致估计,溶解在400mL水中,体积增加约1-2mL,可忽略,所以浓度近似0.1M。

在实验中,我们通常溶解固体在烧杯,然后转移到容量瓶。

但这里没有400mL容量瓶。

选项B是500mL容量瓶,如果使用,会得到500mL溶液,但浓度会是0.08M,不匹配。

选项C是500mL量筒,可以量取400mL水,但量筒用于量取,不是用于配制溶液。我们可以在量筒中溶解NaOH吗?量筒不是设计用于溶解,狭窄,不易搅拌。

通常,溶解在烧杯,然后转移到量筒或直接定容。

但量筒有刻度,可以读到体积,但定容时,我们使用容量瓶。

或许对于“约为”的溶液,使用量筒和烧杯即可。

现在,试剂瓶D用于储存,但如果我们立即使用,或短期储存,可能不需要。

但题目说“配制”,可能包括储存。

但让我们看问题:“不需要使用的是”,所以找出哪个在过程中不需要。

另一个点:NaOH是强碱,有腐蚀性,固体溶解时,通常用烧杯,玻璃或塑料。

量筒通常用于量取液体,不是溶解固体。

容量瓶用于精确配制。

试剂瓶用于储存。

在标准步骤中:

  1. 称取NaOH固体(题目已称取1.6g)。

  2. 在烧杯中溶解:用适量水(如100mL或更少),溶解后。

  3. 转移至容量瓶:但容量瓶体积不匹配。

  4. 定容:在容量瓶中加水至刻度。

但400mL容量瓶不存在,所以可能使用500mL容量瓶,但如前所述,浓度不对。

或许我们可以配制500mL 0.1M,但质量应为2.0g,但题目给1.6g,所以不行。

除非我们误解体积。

题目说“400mL”,但或许在上下文中,我们可以使用500mL容量瓶,然后溶液是500mL,但标签为400mL或类似,但奇怪。

或许“400mL”是最终体积,但仪器中只有500mL可用,所以必须使用500mL容量瓶,但浓度会低。

但题目说“浓度约为0.1mol·L^{-1}”,0.08M可能被认为“约为”,但我觉得不太可能。

计算百分比:0.08 / 0.1 = 80%,误差20%,通常不认为“约为”。例如,实验误差5%内。

所以,可能不需要500mL容量瓶,因为使用它会迫使浓度错误。

类似地,500mL量筒,如果我们用它来量取400mL水,但量筒可以读到400mL,尽管有误差。

500mL量筒通常有刻度到1mL或0.1mL,所以可以相对精确量取400mL。

然后,在烧杯中溶解NaOH,加入到量筒中的400mL水中?但量筒狭窄,不易溶解固体。

通常,不推荐在量筒中溶解固体,因为搅拌困难,且可能损坏量筒。

所以,可能步骤是:在100mL烧杯中加入1.6g NaOH,加适量水溶解(如50mL),然后转移到500mL量筒中,再加 water 至400mL刻度?但量筒不是设计用于定容;我们通常在容量瓶定容。

量筒有刻度,所以我们可以添加到400mL。

但量筒的精度通常为±1mL或更差,而容量瓶精度为±0.1mL,所以对于“约为”0.1M,可能接受。

对于NaOH,由于是强碱,在量筒中可能不问题。

但选项D是500mL细口试剂瓶,具橡胶塞。橡胶塞可能被NaOH腐蚀,因为NaOH会攻击橡胶。

NaOH固体或溶液可能不直接腐蚀橡胶,但长期储存时,橡胶可能降解。

在实验室,NaOH溶液通常储存在塑料瓶或玻璃瓶中,橡胶塞可能不合适,因为橡胶中含硫或碳碳键可能被攻击。

细口试剂瓶通常有玻璃塞或塑料塞,橡胶塞用于一些情况,但对于碱,可能不推荐。

具橡胶塞的试剂瓶可能不适合储存NaOH。

但题目是“配制”,可能包括储存步骤。

问题说“配制”,所以是制备过程。

现在,列出每个仪器在过程中的可能用途:

  • A. 100mL烧杯:用于溶解NaOH固体。必需,因为固体需要溶解。

  • B. 500mL容量瓶:用于定容到精确体积。但400mL不可用,500mL会导致错误浓度,所以可能不需要。

  • C. 500mL量筒:可以用于量取水的体积。例如,量取约400mL水,然后将NaOH溶液加入。但由于量筒不是为溶解,可能先在烧杯溶解,再转移到量筒定容。

  • D. 500mL细口试剂瓶(具橡胶塞):用于储存最终溶液。但橡胶塞可能不适合NaOH,所以可能不需要,或者有更好的容器。

但题目是“不需要使用的是”,所以可能B或D。

另一个想法:既然体积是400mL,且没有标准容量瓶,可能不使用容量瓶,而用量筒和烧杯。

例如,在100mL烧杯中溶解NaOH,然后转移到500mL量筒中,加 water 至400mL。

这样,量筒用于定容。

但量筒的精度较低,但对于“约为”可能足够。

此外,试剂瓶用于储存,但如果溶液立即使用,可能不需要。

但题目没有指定是否储存。

现在,选项D的橡胶塞:对于NaOH,橡胶塞可能被腐蚀,所以通常不使用橡胶塞储存碱。而是用玻璃塞或塑料瓶。

所以,D可能不需要。

但让我们确认。

或许B不需要,因为容量瓶体积不对。

计算:如果使用500mL容量瓶,必须加到500mL,但质量1.6g对应400mL 0.1M,所以对于500mL,浓度是0.08M,不匹配。

而使用量筒,我们可以控制在400mL。

此外,在选项中,C是500mL量筒,可以用于此目的。

但量筒的误差:假设量筒精度为1mL,400mL的1%是4mL,浓度误差:体积误差导致浓度误差,dV/V = dC/C,所以如果dV=4mL, V=400mL, dC/C = 4/400 = 0.01, 所以1%误差,浓度0.1M有1%误差,即0.1003M或类似,可接受为“约为”。

而使用500mL容量瓶,浓度固定为0.08M,20%误差,太大。

所以,可能不使用容量瓶。

类似地,对于储存,试剂瓶可能不需要,如果立即使用,但题目说“配制”,可能包括储存。

但问题焦点在配制过程。

现在,看答案选项。

另一个点:选项A 100mL烧杯,是必需的,因为溶解需要。

C 500mL量筒,可能用于量取体积。

D 500mL细口试剂瓶,可能用于储存。

但橡胶塞问题。

在标准答案中,可能B和D都不需要,但问题单选还是多选?问题写“不需要使用的是()”,选项是A B C D,可能单选。

格式是“下列仪器中不需要使用的是()” 有A B C D,所以可能选择一个。

或许B 500mL容量瓶是明显不需要的,因为体积不匹配。

而D可能仍可使用,但橡胶塞不合适。

但让我们看选项D描述:“500mL细口试剂瓶(具橡胶塞)”,对于NaOH,橡胶塞确实不合适,因为碱会硬化橡胶。

所以,可能D也不需要。

但或许B更直接。

我回想类似问题。

在许多情况下,当体积不匹配标准规格时,容量瓶不使用。

例如,如果配100mL 0.1M,但只有250mL容量瓶,则不使用。

这里类似。

此外,量筒可以替代。

所以,可能B不需要。

但C 500mL量筒,我们需要400mL,所以500mL量筒可以用于量取400mL,尽管它更大。

类似地,烧杯100mL是合适的。

试剂瓶,如果储存,但橡胶塞不好。

但或许题目暗示过程包括储存。

问题说“配制”,所以制备溶液,可能包括转移到储存容器。

但橡胶塞不适合。

所以,两者B和D都可能不需要,但或许B是主要。

看选项,C是500mL量筒,但我们需要400mL,所以500mL量筒是合适的,因为它可以量取体积 up to 500mL.

量筒的规模是最大体积,所以500mL量筒可以用于量取400mL.

同样,容量瓶是固定体积,所以500mL容量瓶只能用于500mL溶液.

因此,对于400mL溶液,500mL容量瓶不能直接使用,因为没有400mL刻度.

而量筒可以量取任意体积在范围内.

所以,B 500mL容量瓶是不需要的.

对于D,试剂瓶,如果需要储存,可能需要,但橡胶塞可能不合适,所以或许也不需要,但B更清晰.

此外,在选项,A和C可能用于过程.

最终,答案可能是B.

但让我们确认D.

如果我们使用量筒来定容,然后直接倒入烧杯或其他使用,可能不需要试剂瓶.

但通常,配制的溶液会转移到试剂瓶储存.

然而,对于NaOH,具橡胶塞的试剂瓶不好,因为橡胶会坏.

所以,可能D也不需要,但或许在上下文中,B是答案.

我搜索记忆:在类似问题中,当体积不匹配时,容量瓶不被使用.

例如,如果配200mL,但只有250mL容量瓶,则不被使用.

这里类似.

所以,我认为B 500mL容量瓶是不需要的.

因此,答案应该 B.

为了配制400 mL浓度约为0.1 mol·L⁻¹的NaOH溶液,我们需要分析每个仪器在实验过程中的必要性。实验步骤如下:

  1. 计算NaOH用量
    所需NaOH的摩尔数 = 浓度 × 体积 = 0.1 mol·L⁻¹ × 0.4 L = 0.04 mol。
    NaOH的摩尔质量为40 g·mol⁻¹,因此所需质量 = 0.04 mol × 40 g·mol⁻¹ = 1.6 g(与题目一致)。

  2. 分析仪器用途

    • A. 100 mL烧杯:用于溶解1.6 g NaOH固体。NaOH固体需先在烧杯中用少量水溶解(如50-100 mL),以便后续操作。这是必要的,因为溶解过程需要容器。
    • B. 500 mL容量瓶:容量瓶用于精确配制固定体积的溶液。但400 mL不是标准容量瓶规格(常用规格为100 mL、250 mL、500 mL等),使用500 mL容量瓶会导致溶液体积为500 mL。此时,浓度计算为:
      实际浓度 = (1.6 g / 40 g·mol⁻¹) / 0.5 L = 0.08 mol·L⁻¹。
      这与目标浓度0.1 mol·L⁻¹偏差约20%,超出“约为”的合理范围(通常允许5-10%误差)。因此,500 mL容量瓶不适用于配制400 mL溶液,且无替代方法(如部分转移),故不需要使用。
    • C. 500 mL量筒:用于量取约400 mL水(或稀释液)。量筒可相对精确地量取体积(精度通常为±1 mL),误差在可接受范围内(浓度偏差约1%)。在无400 mL容量瓶时,可用量筒辅助定容(如将溶解的NaOH溶液转移至量筒,加水至400 mL刻度)。因此,量筒是必要的。
    • D. 500 mL细口试剂瓶(具橡胶塞):用于储存配制好的溶液。NaOH溶液为强碱,橡胶塞可能被腐蚀(如天然橡胶中的硫或碳氢键易被NaOH攻击),导致密封不严或污染。NaOH溶液通常应储存在塑料瓶或带玻璃塞/塑料塞的瓶中。但题目重点是“配制”过程,若溶液立即使用,可能不需储存;若需储存,此瓶仍不理想。然而,在标准配制流程中,储存容器可能被考虑,但橡胶塞不适合NaOH,故不是必需,但问题核心在B。
  3. 结论
    500 mL容量瓶(选项B)因体积不匹配、导致浓度偏差过大而不适用于配制400 mL溶液,故不需要使用。其他仪器在过程中均有作用:烧杯(溶解)、量筒(量取体积)、试剂瓶(可能用于储存,但橡胶塞不当,非核心问题)。

答案:B