Question

4．乳酸（2-羟基丙酸）为无色液体，与水混溶，弱挥发性．它在多种生物化学过程中起作用．某学习小组研究利用发酵法制乳酸以及探讨乳酸的部分性质．

实验（一）：乳酸的制取
步骤1：取14.40g葡萄糖（相对分子质量为180）于烧杯中，加人乳酸菌（厌氧）发酵，72小时后，过滤，将滤液转移到仪器A中，定容，得到500mL原液；
步骤2：取20.00mL原液于锥形瓶中，加人酚酞指示剂，用浓度为0.1000mol/L的NaOH溶液滴定至终点，重复4次，数据记录如下表．（假定原液中其他物质不与NaOH反应）

次数	1	2	3	4
滴定体积（mL）	19.22	19.18	19.80	19.20

（1）仪器A是500mL容量瓶；
（2）如何判断已到达滴定终点当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶中无色溶液变红色，且半分钟内不褪色；
（3）乳酸的产率为30%．
实验（二）：乳酸的性质
已知乳酸的K_a=1.4×10^-4，碳酸的K_a1=4.47×10^-7．
（4）设计实验证明乳酸是弱酸：取0.1mol/L乳酸溶液于烧杯中，用PH计测定其PH值，若PH大于1，说明乳酸是弱酸或（常温下取0.1mol/L乳酸钠溶液于烧杯中，用pH计测定其PH值，若PH大于7，说明乳酸是弱酸）或（取PH=a乳酸溶液于烧杯中，加水稀释10n倍，用PH计测定其PH值，若PH小于a+n说明乳酸是弱酸）；
（5）小组利用如图所示的仪器和药品，通过实验来比较乳酸和碳酸的酸性强弱．

①可观察到烧杯中的现象是溶液出现白色浑浊；
写出烧杯中发生的化学反应方程式2NaAlO₂+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃或NaAlO₂+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
②学习小组中有成员提出上述实验设计不够严谨，请你提出改进的措施在A与B之间增加一个装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶．

Answer 1

分析 实验（一）：（1）根据步骤1：得到500mL原液可知，仪器A是500mL容量瓶；
（2）乳酸与氢氧化钠恰好反应时生成乳酸钠，乳酸钠呈碱性，用酚酞作指示剂，酚酞在酸性溶液中显无色，在碱性溶液中显浅红色；滴定时，当滴至待测液变色且半分钟不恢复即为滴定终点；
（3）根据数据记录表数据分析，第三组数据误差大，为错误记录，不能作为有效数据，根据题干中其余三组数据计算消耗的氢氧化钠溶液体积的平均值，乳酸的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%，根据质量守恒，14.40g葡萄糖理论产出乳酸14.40g；
实验（二）：
（4）证明乳酸为弱酸，可证明存在电离平衡、部分电离以及对应的强碱盐的溶液的酸碱性等角度设计实验；
（5）①偏铝酸钠可以和少量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠；偏铝酸钠可以和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，现象是溶液出现白色浑浊；
②乳酸（2-羟基丙酸）为无色液体，与水混溶，易挥发，需排除乳酸的干扰．

解答 解：实验（一）：（1）根据步骤1：过滤，将滤液转移到仪器A中，定容，得到500mL原液，说明仪器A为500mL容量瓶，
故答案为：500mL容量瓶；
（2）取20.00mL原液于锥形瓶中，加入酚酞作指示剂，用浓为0.1000mol/L的NaOH溶液滴定至终点，乳酸与氢氧化钠恰好反应时生成乳酸钠，乳酸钠呈碱性，酚酞在酸性溶液中显无色，在碱性溶液中显浅红色，所以判断已到达滴定终点为：当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶中无色溶液变红色，且半分钟内不褪色，
故答案为：当滴入最后一滴标准液时，锥形瓶中无色溶液变红色，且半分钟内不褪色；
（3）根据数据记录表数据分析，第三组数据误差大，为错误记录，不能作为有效数据，所以消耗的氢氧化钠溶液的体积为：$\frac{19.22+19.18+19.20}{3}$=19.20mL，20.00mL原液中，n（乳酸）=n（NaOH）=CV=0.1000mol/L×19.20×10^-3L=1.92×10^-3mol，实际生产乳酸的质量为：m=nM=1.92×10^-3mol×$\frac{500}{20}$×90g/mol=4.32g，
根据质量守恒，14.40g葡萄糖理论产出乳酸14.40g，所以乳酸的产率=$\frac{实际产量}{理论产量}$×100%=$\frac{4.32g}{14.4g}$×100%=30%，
故答案为：30%；
实验（二）：（4）证明乳酸为弱酸，可证明存在电离平衡，取0.1mol/L乳酸溶液于烧杯中，用PH计测定其PH值，若PH大于1，说明乳酸是弱酸，或取PH=a乳酸溶液于烧杯中，加水稀释10n倍，用PH计测定其PH值，若PH小于a+n说明乳酸是弱酸，
测定该酸的钠盐溶液常温下的pH，若pH＞7，说明为强碱弱酸盐，水解呈碱性，可说明为弱酸，常温下取0.1mol/L乳酸钠溶液于烧杯中，用pH计测定其PH值，若PH大于7，说明乳酸是弱酸，
故答案为：取0.1mol/L乳酸溶液于烧杯中，用PH计测定其PH值，若PH大于1，说明乳酸是弱酸或（常温下取0.1mol/L乳酸钠溶液于烧杯中，用pH计测定其PH值，若PH大于7，说明乳酸是弱酸）或（取PH=a乳酸溶液于烧杯中，加水稀释10n倍，用PH计测定其PH值，若PH小于a+n说明乳酸是弱酸）；
（5）①偏铝酸钠可以和少量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠，反应的方程式为2NaAlO₂+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃，
偏铝酸钠可以和过量二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，即NaAlO₂+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃，可观察到烧杯中的现象是溶液出现白色浑浊，
故答案为：溶液出现白色浑浊；2NaAlO₂+3H₂O+CO₂═2Al（OH）₃↓+Na₂CO₃或NaAlO₂+2H₂O+CO₂═Al（OH）₃↓+NaHCO₃；
②乳酸（2-羟基丙酸）为无色液体，与水混溶，易挥发，需在A与B之间增加一个装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶，洗去二氧化碳中的乳酸，排除乳酸的干扰，
故答案为：在A与B之间增加一个装有碳酸氢钠溶液的洗气瓶．

点评 本题考查乳酸的性质实验，侧重于学生的分析能力和实验能力的考查，注意把握实验的角度和可行性的评价，明确弱电解质的判断方法，题目难度中等．