資源簡介

第2課時　酸堿中和滴定
課后·訓練提升
基礎鞏固
1.用標準鹽酸滴定氫氧化鈉溶液(甲基橙作指示劑),下列操作正確的是(　　)。
A.本實驗最好選擇酚酞作指示劑
B.滴定管用蒸餾水洗滌后,即裝入標準鹽酸進行滴定
C.當滴定至溶液由黃色變為橙色時,即為滴定終點,立即停止滴定
D.滴定時,邊搖動錐形瓶邊觀察瓶中溶液的顏色變化
答案:D
解析:用鹽酸滴定氫氧化鈉溶液,達到滴定終點時酚酞由淺紅色變為無色,不易觀察,最好選擇滴定過程中顏色由淺變深的指示劑,如甲基橙,A項錯誤;滴定管用蒸餾水洗滌后,再用標準鹽酸潤洗才能裝入標準鹽酸進行滴定,B項錯誤;甲基橙作指示劑時,溶液由黃色變為橙色,且半分鐘內不變色,可認為達到滴定終點,停止滴定,C項錯誤;滴定時,邊搖動錐形瓶邊觀察瓶中溶液的顏色變化,以判斷滴定終點,D項正確。
2.測定濃硫酸試劑中H2SO4含量的主要操作包括:①量取一定量的濃硫酸,稀釋;②轉移定容得待測液;③移取20.00 mL待測液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要用到的儀器為(　　)。
答案:B
解析:實驗過程中,①量取一定量的濃硫酸并稀釋,所需儀器為量筒、燒杯、玻璃棒;②轉移定容得待測液,所需儀器為燒杯、玻璃棒、容量瓶、膠頭滴管;③移取20.00 mL待測液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定,所需儀器為酸式滴定管、堿式滴定管、錐形瓶。選項中A為容量瓶,B為分液漏斗,C為錐形瓶,D為堿式滴定管,上述操作中,不需要用到的儀器為分液漏斗。
3.室溫下,下列溶液等體積混合后,所得溶液的pH一定大于7的是(　　)。
A.0.1 mol·L-1的鹽酸和0.1 mol·L-1的氫氧化鈉溶液
B.0.1 mol·L-1的鹽酸和0.05 mol·L-1的氫氧化鋇溶液
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=10的氫氧化鈉溶液
D.pH=4的鹽酸和pH=10的氨水
答案:D
解析:HCl為一元強酸,NaOH為一元強堿,Ba(OH)2為二元強堿,故等體積等物質的量濃度的鹽酸與NaOH溶液恰好中和,pH=7,與Ba(OH)2溶液反應時,c(H+)=c(OH-)=2c[Ba(OH)2],pH=7,A、B兩項錯誤;pH=4的CH3COOH溶液中電離出的c(H+)=1×10-4 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中電離出的c(OH-)=1×10-4 mol·L-1,因此CH3COOH電離出的H+恰好與NaOH中和,反應過程中CH3COOH會繼續電離出H+,故pH<7,同理,D項中氨水過量,溶液顯堿性,pH>7,C項錯誤,D項正確。
4.下列有關中和滴定實驗的敘述中不正確的是(　　)。
A.滴定管下端連有乳膠管的為堿式滴定管,只能裝入堿性溶液
B.重復實驗操作時,開始滴速可以稍快些,臨近終點時放慢滴加速度
C.滴定前應先排除尖嘴部分的氣泡,以使其充滿溶液
D.滴定過程中眼睛應注視滴定管內液面的變化,以觀察滴速
答案:D
解析:D項應兩眼觀察錐形瓶內溶液的顏色變化。
5.用鹽酸標準液滴定未知濃度的NaOH溶液,下列各操作中,會引起實驗誤差的是(　　)。
A.取干燥潔凈的酸式滴定管,潤洗后裝入鹽酸標準溶液
B.用蒸餾水洗凈錐形瓶后,立即裝入一定體積的NaOH溶液
C.往盛有20.00 mL NaOH溶液的錐形瓶中滴入3滴酚酞溶液后進行滴定
D.用蒸餾水洗凈錐形瓶后,用NaOH溶液潤洗3次,再裝入一定體積的NaOH溶液
答案:D
解析:A項不會引起誤差;錐形瓶內存有少量蒸餾水,NaOH的物質的量不變,消耗標準液的體積不變,B項不會引起誤差;錐形瓶不能用待測液潤洗,否則會使測定結果偏高。
6.一支規格為a mL的滴定管,其尖嘴部分充滿溶液,管內液面在m mL處,當液面降到n mL處時,下列判斷正確的是(　　)。
A.流出溶液的體積為(m-n) mL
B.流出溶液的體積為(n-m) mL
C.管內溶液體積等于(a-n) mL
D.管內溶液體積多于n mL
答案:B
解析:滴定管的“0”刻度在上方,越向下刻度值越大,所以流出溶液體積為(n-m)mL。刻度線以下尖嘴部分的溶液在刻度以外,所以管內剩余溶液的體積大于(a-n)mL。
7.酚酞溶液作指示劑,用NaOH溶液滴定鹽酸時,由于滴定速率太快,當混合溶液變紅時,不知NaOH溶液是否過量,判斷它是否過量的方法是(　　)。
A.加入5 mL鹽酸進行滴定
B.返滴一滴待測鹽酸
C.重新進行滴定
D.以上方法均不適用
答案:B
解析:判斷是否滴定過量的方法是返滴一滴待測鹽酸,看顏色是否復原。
8.用中和滴定法測定燒堿的純度,若燒堿中不含有與酸反應的雜質,試根據實驗回答下列問題。
(1)準確稱取燒堿樣品2.50 g,將樣品配成250 mL的待測溶液。
(2)滴定管使用前洗滌后應　 。
(3)取10.00 mL待測溶液,用　　　　　　(填儀器名稱)量取注入錐形瓶中。
(4)用0.200 0 mol·L-1標準鹽酸滴定待測燒堿溶液,滴定時左手旋轉酸式滴定管的玻璃活塞,右手不停地搖動錐形瓶,兩眼注視　　　　　　　　直到滴定終點。
(5)根據下列測定數據,分析得到合理數據,計算待測燒堿溶液的濃度為　　　　　　　。
滴定次數 待測溶液體積/mL 標準鹽酸體積/mL
滴定前讀數 滴定后讀數
第一次 10.00 0.50 10.40
第二次 10.00 4.00 14.10
第三次 10.00 4.20 15.70
(6)根據上述測定數據,分析得到合理數據,計算燒堿的純度為　　　　。
(7)若錐形瓶中的溶液在滴定過程中濺出,結果偏　　　;酸式滴定管裝液后尖嘴部位有氣泡,滴定后氣泡消失,結果偏　　　　。
答案:(2)用待盛溶液潤洗　(3)堿式滴定管　(4)錐形瓶中溶液顏色的變化　(5)0.200 0 mol·L-1　(6)80%　(7)小　大
解析:(5)第三次實驗標準溶液體積誤差較大舍去,取前兩次數據進行計算,可得待測燒堿溶液的濃度為0.200 0 mol·L-1。
(6)待測溶液中燒堿的質量為250 mL×10-3×0.200 0 mol·L-1×40 g·mol-1=2.00 g,則純度為×100%=80%。
(7)錐形瓶中的溶液在滴定過程中濺出,則待測溶液減少,所用標準溶液偏少,結果偏小;滴定前有氣泡,滴定后氣泡消失,所用標準溶液偏多,結果偏大。
能力提升
1.如圖是常溫下向20.0 mL的鹽酸中,逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液時,溶液的pH隨NaOH溶液的體積V(mL)變化的曲線。下列結論中錯誤的是(　　)。
A.溶液的pH=7時,鹽酸和NaOH溶液恰好完全反應
B.原鹽酸的濃度為1.0 mol·L-1
C.x=20.0
D.pH=12時V≈24.4 mL
答案:B
解析:當V=0 mL時,鹽酸的pH=1,因此c(HCl)=0.10 mol·L-1,B項錯誤;當溶液的pH=7時,HCl與NaOH恰好完全反應,因此n(HCl)=n(NaOH),故V=20.0 mL,A、C項正確;當溶液的pH=12時,0.10 mol·L-1×V mL-0.10 mol·L-1×20 mL=(V+20) mL×1×10-2 mol·L-1,解得V≈24.4,D項正確。
2.下列滴定實驗中,指示劑的選擇或滴定終點顏色變化有錯誤的是(　　)。
已知:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO46K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S2NaI+S↓
選項 滴定管中的溶液 錐形瓶中 的溶液 指示劑 滴定終點 顏色變化
A KSCN標準溶液 AgNO3溶液 Fe(NO3)3溶液 無色→紅色
B 鹽酸 氨水 甲基橙 黃色→橙色
C 酸性 KMnO4溶液 K2SO3溶液 無 無色→淺紫色
D 碘水 Na2S溶液 淀粉 藍色→無色
答案:D
解析:當Ag+沉淀完全后,再滴入KSCN標準溶液,會生成Fe(SCN)3,溶液呈紅色,A項正確;鹽酸滴定氨水,恰好中和時生成氯化銨,溶液呈酸性,選擇的指示劑是甲基橙,終點顏色變化為黃色→橙色,B項正確;亞硫酸鉀被完全氧化后,過量的高錳酸鉀使溶液顯淺紫色,終點顏色變化為無色→淺紫色,C項正確;用碘水滴定硫化鈉溶液,開始時溶液為無色,硫化鈉被完全氧化后,碘水過量,淀粉遇碘變藍,可選擇淀粉作指示劑,滴定終點的顏色變化為無色→藍色,D項錯誤。
3.濃度均為0.10 mol·L-1、體積均為V0的MOH和ROH溶液,分別加水稀釋至體積V,pH隨lg的變化如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　)。
A.MOH的堿性強于ROH的堿性
B.ROH的電離程度:B點大于A點
C.若兩溶液無限稀釋,則它們的c(OH-)相等
D.當lg=2時,若兩溶液同時升高溫度,則增大
答案:D
解析:由圖像知,0.10 mol·L-1的MOH溶液的pH為13,說明MOH為強堿,ROH溶液的pH小于13,說明ROH為弱堿,所以MOH的堿性強于ROH的堿性,A項正確;稀釋有利于弱電解質的電離,B項正確;若兩溶液無限稀釋則接近中性,則它們的c(OH-)相等,C項正確;當lg=2時,MOH溶液的pH為11,ROH溶液的pH為10,若兩溶液同時升高溫度,ROH溶液中存在電離平衡,平衡會右移,c(R+)增大,c(M+)不變,比值減小,D項錯誤。
4.將含有雜質的4.0 g NaOH配成1 000 mL溶液,取20.00 mL于錐形瓶中,用0.100 mol·L-1的鹽酸滴定,用甲基橙作指示劑,滴定達終點時,消耗19.00 mL鹽酸,NaOH中含有的雜質不可能為(　　)。
A.NaCl B.Na2CO3
C.Na2O D.K2CO3
答案:C
解析:若NaOH不含雜質,則應消耗20.00 mL鹽酸,實際消耗19.00 mL鹽酸,說明雜質不消耗鹽酸,或消耗的鹽酸比等質量的NaOH固體所消耗的鹽酸少。已知40 g NaOH消耗1 mol H+,而NaCl不消耗H+、53 g Na2CO3和69 g K2CO3均消耗1 mol H+、31 g Na2O消耗1 mol H+,所以含有NaCl或Na2CO3或K2CO3雜質,均使耗酸量偏小,而含有Na2O雜質會使耗酸量變大,不可能含有Na2O。
5.綠礬(FeSO4·7H2O)是治療缺鐵性貧血藥物的重要成分。某化學興趣小組采用以下方法測定某綠礬樣品的純度。
a.稱取2.850 g綠礬樣品,溶解后在250 mL容量瓶中定容配成待測液;
b.量取25.00 mL待測液于錐形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至終點,消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。
下列說法不正確的是(　　)。
A.a步驟中定容時,仰視會使所測綠礬晶體的純度偏低
B.滴定時盛放KMnO4溶液的儀器為酸式滴定管
C.滴加最后半滴KMnO4溶液時,溶液變成淺紫紅色,即為滴定終點
D.上述樣品中FeSO4·7H2O的質量分數約為97.5%
答案:C
解析:配制待測液,定容時仰視,液面高于刻度線,則所配溶液的濃度偏低,測得綠礬晶體的純度偏低,A正確;KMnO4溶液具有強氧化性,滴定時要盛放在酸式滴定管中,B正確;滴加最后半滴KMnO4溶液,溶液變為淺紫紅色,且半分鐘內不褪色,則為滴定終點,C錯誤;用標準KMnO4溶液滴定FeSO4待測液時,存在關系:KMnO4~5FeSO4,則綠礬樣品中FeSO4·7H2O的質量為5×0.010 0 mol·L-1 ×20.00×10-3 L××278 g·mol-1=2.780 g,故樣品中FeSO4·7H2O的質量分數為×100%≈97.5%,D正確。
6.(1)選用以下主要儀器和試劑,是否可以達到測定NaOH溶液濃度的目的
　　　　(填“是”或“否”)。
主要儀器:滴定管、錐形瓶、燒杯
試劑:NaOH溶液、0.100 0 mol·L-1鹽酸
(2)現用物質的量濃度為0.100 0 mol·L-1的標準NaOH溶液去滴定V mL鹽酸,請回答下列問題。
①用標準NaOH溶液滴定時,應將標準NaOH溶液注入圖1中的　　　(填“甲”或“乙”)中。
②某學生的操作步驟如下:
A.移取V mL待測鹽酸注入潔凈的錐形瓶,并加入2~3滴酚酞溶液;
B.用標準溶液潤洗滴定管2~3次;
C.把盛有標準溶液的堿式滴定管固定好,調節滴定管使尖嘴部分充滿溶液;
D.取標準NaOH溶液注入堿式滴定管至“0”刻度以上2~3 mL;
E.調節液面至“0”或“0”以下刻度,記下讀數;
F.把錐形瓶放在滴定管的下面,用標準NaOH溶液滴定至終點并記下滴定管液面的刻度。
正確操作步驟的順序是　　　　　　　　(用字母序號填寫)。
上述B步驟操作的目的是 　。
判斷到達滴定終點的實驗現象是 　。
③圖2是堿式滴定管中液面在滴定前后的讀數,c(HCl)=　　　　　　mol·L-1。
答案:(1)否
(2)①乙　②BDCEAF　洗去附在滴定管內壁上的水,防止其將標準溶液稀釋而帶來誤差　當滴入最后半滴標準溶液后,溶液由無色變為淺紅色,且半分鐘內不褪色　③
解析:(1)缺少酸堿指示劑,無法判斷滴定終點。
(2)①NaOH為強堿,應將NaOH溶液注入堿式滴定管中,故選乙。
②按查漏→水洗→潤洗→裝液→排氣泡→調液面→讀數→加待測溶液和指示劑→滴定→判斷終點→讀數、記錄數據→計算的順序思考。判斷滴定終點的方法是當滴入最后半滴標準溶液,溶液由無色變為淺紅色,且半分鐘內不褪色。
③滴定過程中消耗NaOH溶液的體積為(V2-V1) mL,因此c(HCl)= mol·L-1。
6.工業廢水中常含有一定量氧化性較強的Cr2,利用滴定原理測定Cr2含量的方法如下:
步驟Ⅰ:量取30.00 mL廢水于錐形瓶中,加入適量稀硫酸酸化。
步驟Ⅱ:加入過量的碘化鉀溶液充分反應:Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O。
步驟Ⅲ:向錐形瓶中滴入幾滴指示劑。用滴定管量取0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液進行滴定,數據記錄如表:(I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6)
滴定次數 Na2S2O3溶液起始讀數/mL Na2S2O3溶液終點讀數/mL
第一次 1.02 19.03
第二次 2.00 19.99
第三次 0.20 a
(1)步驟Ⅰ量取30.00 mL廢水選擇的儀器是　　　　　　　。
(2)步驟Ⅲ中滴加的指示劑為　　　　;滴定達到終點時的實驗現象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)步驟Ⅲ中a的讀數如圖所示,則:
①a=　　　　　。
②Cr2的含量為　　　 g·L-1。
(4)以下操作會造成廢水中Cr2含量測定值偏高的是　　　　(填字母)。
A.滴定終點讀數時,俯視滴定管的刻度
B.盛裝待測液的錐形瓶用蒸餾水洗過,未用待測液潤洗
C.滴定到終點讀數時發現滴定管尖嘴處懸掛一滴溶液
D.量取Na2S2O3溶液的滴定管用蒸餾水洗后未用標準液潤洗
答案:(1)酸式滴定管
(2)淀粉溶液　滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液剛好從藍色變為無色,且半分鐘內不變色
(3)①18.20　②2.16
(4)CD
解析:(1)根據信息,Cr2氧化性較強,量取廢水應用酸式滴定管。(2)滴定碘單質應選用淀粉溶液作指示劑;滴定達到終點時碘單質剛好被消耗,溶液的顏色由藍色變為無色,且在半分鐘內不變色。(3)①根據圖示,滴定管“0”刻度在上,且精確到0.01 mL,a值為18.20。②根據Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O和I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,Cr2~3I2~6Na2S2O3,n(Cr2)=n(Na2S2O3) =c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3),將三次數據分別代入,并求平均值,得n(Cr2)=3×10-4 mol,進而求得Cr2的含量為=2.16 g·L-1。(4)根據Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O和I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,則c(待測)偏高,所測Cr2含量就偏高;A項,滴定終點讀數時,俯視滴定管的刻度,造成V(標準)偏小,c(待測)偏低;B項,盛裝待測液的錐形瓶用蒸餾水洗過,未用待測液潤洗,對V(標準)無影響,則c(待測)無影響;C項,滴定到終點讀數時發現滴定管尖嘴處懸掛一滴溶液,造成V(標準)偏大,則c(待測)偏高;D項,未用標準液潤洗滴定管,標準液的濃度偏小,造成V(標準)偏大,則c(待測)偏高。
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第2課時　酸堿中和滴定
一、酸堿中和滴定及誤差分析
1.定義:依據中和反應,用　已知濃度　的酸(或堿)來測定
　未知濃度　的堿(或酸)的實驗方法。
2.原理:H++OH-══H2O,即酸提供的H+與堿提供的OH-的　物質的量　相等。
3.儀器和試劑。
(1)儀器(如圖):　滴定管　(a—堿式、b—酸式),錐形瓶(c),滴定管夾,鐵架臺,燒杯等。
(2)試劑:標準溶液、待測溶液、酸堿指示劑(　酚酞　或
　甲基橙　)。
(3)滴定管的使用。
①酸性、　氧化　性的試劑一般用　酸式　滴定管,因為酸和氧化性物質能　腐蝕橡膠　。
②堿性的試劑一般用　堿式　滴定管。
微思考1 若將液面在0 mL處的25 mL的酸式滴定管中的液體全部放出,液體的體積為25 mL嗎
提示:大于25 mL,因為尖嘴部分無刻度。
4.實驗過程。
用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL濃度約為0.100 0 mol·L-1 HCl溶液。
(1)滴定管中裝入　NaOH溶液　(標準溶液),錐形瓶中盛放
　HCl溶液　(待測溶液,預先滴有幾滴酸堿指示劑,如　酚酞或甲基橙　)。
(2)把滴定管中的標準溶液　逐滴　加入錐形瓶中,當指示劑發生明顯的　顏色變化　時表示反應已完全,即反應達到
　終點　。在滴定終點附近,很少量的堿或酸就會引起溶液的pH發生　突變　(如圖)。
5.數據處理。
6.中和滴定誤差分析方法。
以用NaOH標準溶液滴定未知濃度的鹽酸為例,分析誤差要根
據計算式 分析:當用標準溶液滴定待測溶液時,c標、
V待均為　定　值,c待的大小取決于　V標　的大小,V標偏大,則結果　偏高　;V標　偏小　,則結果偏低。
微判斷 (1)中和滴定原理是酸和堿的物質的量相等,兩者恰好完全反應。(　　)
(2)滴定時,必須是標準液裝滴定管,待測液裝入錐形瓶。(　　)
(3)為使終點時顏色變化明顯,多加一些指示劑更好。(　　)
(4)堿式滴定管的“0”刻度在上,仰視讀數時,讀數偏大。(　　)
×
×
×
√
微訓練1 1.滴定實驗時,必須要按以下要求做的是(　　)。
A.錐形瓶用蒸餾水洗凈后要烘干
B.酸式或堿式滴定管用水洗凈后用相應溶液潤洗
C.待測溶液一定要放在錐形瓶中,標準溶液一定要放在滴定管中
D.滴定前讀數要求精確,凹液面的最低點在平視時必須在“0”刻度或“0”刻度以上的某一刻度上
答案:B
解析:滴定前錐形瓶用蒸餾水洗凈后無須干燥,其中的蒸餾水不計入加入試劑的體積,也就不影響滴定結果,A項不符合題意;酸式或堿式滴定管用水洗凈后一定要用相應待裝溶液潤洗,否則會稀釋溶液,B項符合題意;待測溶液和標準溶液都可以放在錐形瓶中,盛放在錐形瓶中的溶液其體積為已知量,C項不符合題意;滴定前讀數時,滴定管中液體凹液面的最低點在“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度,“0”刻度以上沒有刻度,D項不符合題意。
2.用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL濃度為
0.100 0 mol·L-1HCl溶液。
(1)若滴定終點時少加了1滴NaOH溶液,則溶液的pH=　　　　　　;
(2)若滴定終點時多加了1滴NaOH溶液,則溶液的pH=　　　　　　。(1滴溶液按0.04 mL計算)
答案:(1)4 (2)10
二、酸堿中和滴定曲線
1.酸堿中和滴定曲線的概念。
以滴加酸(或堿)的量為橫坐標,以溶液pH為縱坐標繪出一條溶液pH隨酸(或堿)的滴加量而變化的曲線。
2.酸堿中和滴定曲線的應用。
首先看縱坐標,搞清楚是酸加入堿中,還是堿加入酸中;其次看起點,起點可以看出酸性或堿性的強弱;再找滴定終點和pH=7的中性點,判斷滴定終點的酸堿性,然后確定中性點(pH=7)的位置;最后分析其他的特殊點(如滴定一半點,過量一半點等),分析酸、堿過量情況。
微思考2 由滴定曲線分析,在酸、堿中和滴定過程中,溶液的pH在接近滴定終點時有何變化
提示:pH發生突變。
微訓練2 1.如圖是向100 mL的鹽酸中逐漸加入NaOH溶液時溶液的pH變化圖像,根據圖像判斷下列結論正確的是(　　)。
A.原來鹽酸的物質的量濃度為0.1 mol·L-1
B.X的值為0.1
C.原來鹽酸的物質的量濃度為1 mol·L-1
D.X的值為0.001
答案:A
解析:原鹽酸的pH=1,則c(HCl)=0.1 mol·L-1,A項正確;滴定終點時加入的NaOH溶液中NaOH的物質的量為0.01 mol。
2.如圖曲線a和b是鹽酸與氫氧化鈉溶液相互滴定的滴定曲線,下列敘述正確的是(　　)。
A.鹽酸的物質的量濃度為1 mol·L-1
B.P點時恰好完全反應,溶液呈中性
C.曲線a是鹽酸滴定氫氧化鈉溶液
的滴定曲線
D.酚酞不能用作本實驗的指示劑
答案:B
解析:當曲線a所表示的中和反應剛開始時,溶液的pH=1,說明原溶液是鹽酸,所以曲線a表示的是氫氧化鈉溶液滴定鹽酸的滴定曲線,故c(HCl)=c(H+)=10-1 mol·L-1=0.1 mol·L-1,A、C項錯誤;P點時二者恰好完全中和,生成氯化鈉,則溶液呈中性,B項正確;甲基橙的變色范圍是3.1~4.4,酚酞的變色范圍是8.2~10.0,且變色現象較明顯,所以該中和滴定實驗可以用酚酞或甲基橙作指示劑,D項錯誤。
一、酸堿中和滴定實驗及誤差分析
問題探究
在工農業生產和科學實驗中常常涉及溶液的酸堿性,測試和調控溶液的酸堿性對工農業生產和科學研究具有重要意義。酸堿中和滴定是一種測定酸溶液或堿溶液濃度的重要的定量分析方法,廣泛應用于工農業生產和科學實驗中。
1.酸堿中和滴定實驗中為什么要加入酸堿指示劑 一般使用哪種酸堿指示劑
提示:酸堿反應終點時沒有明顯現象,不易判斷反應終點,借助酸堿指示劑的顏色變化可以判斷終點。一般選擇顏色變化明顯的酚酞或甲基橙作指示劑。
2.錐形瓶洗凈后需要用待測溶液潤洗嗎
提示:不能潤洗。若潤洗,待測溶液的量增多,測得結果偏高。
歸納總結
1.指示劑的選擇。
強酸與強堿相互滴定時,選甲基橙溶液或酚酞溶液都可以,但不能選石蕊溶液(遇酸、堿顏色變化不明顯)。
2.滴定終點的判斷(以用NaOH標準溶液滴定未知濃度的鹽酸為例)。
(1)若用酚酞溶液作指示劑,當滴入最后半滴NaOH溶液時,溶液的顏色由無色突變為粉紅色,且半分鐘內不褪色,說明達到滴定終點。
(2)若用甲基橙溶液作指示劑,當滴入最后半滴NaOH溶液時,溶液的顏色由紅色變為橙色,且半分鐘內不變為原色,說明達到滴定終點。
3.誤差分析(以用NaOH標準溶液滴定未知濃度的鹽酸為例)。
操作及讀數 誤差分析
儀器的
洗滌或
潤洗 未用標準溶液潤洗滴定管 偏高
未用待測溶液潤洗移液管或所用的滴定管 偏低
用待測溶液潤洗錐形瓶 偏高
洗滌后錐形瓶未干燥 無影響
滴定時
濺出
液體 標準溶液漏滴在錐形瓶外一滴 偏高
待測溶液濺出錐形瓶外一滴 偏低
將移液管下部的殘留待測溶液吹入錐形瓶 偏高
操作及讀數 誤差分析
尖嘴處有氣泡 滴前有氣泡,滴后無氣泡 偏高
讀數
不正確 滴前仰視,滴后平視 偏低
滴前平視,滴后仰視 偏高
滴前仰視,滴后俯視 偏低
到達終點后,滴定管尖嘴處懸一滴標準溶液 偏高
典例剖析
【例1】 現用酸堿中和滴定法測定某燒堿溶液的濃度,有關數據記錄如下:
滴定
序號 待測液
體積/mL 所消耗鹽酸標準液的體積/mL
滴定前 滴定后 消耗的體積
1 25.00 0.50 26.80 26.30
2 25.00 — — —
3 25.00 5.00 31.34 26.34
(1)用　　式滴定管盛裝0.250 0 mol·L-1鹽酸標準液。如圖表示第二次滴定前后滴定管中液面的位置。
該次滴定所用標準鹽酸體積為　　　 mL。
(2)實驗室現有石蕊和酚酞兩種指示劑,該實驗應選用
　　　作指示劑。
(3)根據所給數據,該燒堿樣品的物質的量濃度為　　　　　。
(4)若操作過程中滴加鹽酸速度過快,未充分振蕩,剛看到溶液變色,就立刻停止滴定,則會造成測定結果　　　　(填“偏低” “偏高”或“無影響”)。
答案:(1)酸　24.60
(2)酚酞
(3)0.263 2 mol·L-1
(4)偏低
解析:(1)鹽酸應用酸式滴定管盛放。據圖可知初讀數是0.30 mL,末讀數是24.90 mL,消耗鹽酸的體積是24.90 mL-0.30 mL =24.60 mL。
(2)終點時石蕊顏色變化不明顯,中和滴定實驗中不選作指示劑。
(3)因為三次實驗中消耗的鹽酸的體積分別是26.30 mL、24.60 mL、26.34 mL,第二次實驗數據異常,應舍去。根據第一次和第三次數據取均值,消耗鹽酸的體積是26.32 mL,0.250 0 mol·L-1×26.32 mL=25.00 mL×c(NaOH),c(NaOH)=0.263 2 mol·L-1。
(4)操作過程中滴加鹽酸速度過快,未充分振蕩,剛看到溶液變色就立刻停止滴定,此時滴加的鹽酸不足,計算所得燒堿的物質的量濃度會偏低。
【拓展延伸】上題實驗可選用甲基橙溶液作指示劑,終點現象是 　。
答案:當滴入最后半滴鹽酸時,溶液顏色由黃色變為橙色,且半分鐘內不變為原色
學以致用
1.實驗室用標準鹽酸滴定某NaOH溶液,用甲基橙溶液作指示劑。下列操作中可能使測定結果偏低的是(　　)。
A.酸式滴定管在裝液前未用標準酸溶液潤洗2~3次
B.開始實驗時酸式滴定管尖嘴部分有氣泡,在滴定過程中氣泡消失
C.滴定前平視讀數,滴定后俯視讀數
D.盛NaOH溶液的錐形瓶滴定前用NaOH溶液潤洗2~3次
答案:C
解析:酸式滴定管在裝液前未用標準酸溶液潤洗,則相當于把標準溶液稀釋了,滴定消耗標準溶液的體積增大,使測定結果偏高,A項錯誤;開始實驗時酸式滴定管尖嘴部分有氣泡,在滴定過程中氣泡消失,氣泡的體積也算進了標準溶液,使消耗標準溶液的體積偏大,結果偏高,B項錯誤;滴定前平視讀數,滴定后俯視讀數,由于滴定管的“0”刻度在上邊,俯視使讀數偏小,得到的消耗標準溶液的體積偏小,結果偏低,C項正確;盛NaOH溶液的錐形瓶不能用NaOH溶液潤洗,否則增加了待測溶液的量,使消耗標準溶液的體積偏大,結果偏高,D項錯誤。
2.用中和滴定法測定某燒堿樣品的純度,試根據實驗回答
下列問題。
(1)準確稱量8.2 g含有少量中性易溶雜質的樣品,配成500 mL待測溶液。滴定時,用0.200 0 mol·L-1的鹽酸來滴定待測溶液,不可選用　　　　(填字母)作指示劑。
A.甲基橙溶液 B.石蕊溶液 C.酚酞溶液
(2)滴定過程中,眼睛應注視　　　　　　　　;在鐵架臺上墊一張白紙,其目的是　　　　　　　　　　　　。
(3)根據下表數據,計算被測燒堿溶液的物質的量濃度是
　　　　　 mol·L-1,燒堿樣品的純度是　　　　。
滴定
次數 待測溶液體
積/mL 標準酸溶液體積
滴定前的
刻度/mL 滴定后的
刻度/mL
第一次 10.00 0.40 20.50
第二次 10.00 4.10 24.00
答案:(1)B
(2)錐形瓶內溶液顏色的變化　便于觀察錐形瓶內液體顏色的變化,減小滴定誤差
(3)0.400 0　97.56%
解析:(1)酸堿中和滴定時,一般應選甲基橙溶液、酚酞溶液等顏色變化較明顯的指示劑,石蕊溶液在酸溶液或堿溶液中顏色變化不明顯,易造成誤差;(3)根據表中數據和
方法歸納 酸堿中和滴定操作。 (1)滴定管洗凈后必須用所盛裝溶液潤洗,否則,溶液被稀釋;錐形瓶在使用時不能用待測溶液潤洗,否則相當于增加了待測溶液。 (2)滴定時,眼睛要注視錐形瓶內溶液顏色的變化而不是注視滴定管內溶液液面的變化;讀數時,視線與凹液面的最低處保持水平。 (3)判斷滴定終點的答題模板:當滴入最后半滴××標準溶液后,溶液由××色變成××色,且半分鐘內不恢復原來的顏色。
二、氧化還原滴定
問題探究
酸性高錳酸鉀溶液和草酸鈉溶液反應的離子方程式為
現稱取草酸鈉(Na2C2O4)樣品1.34 g溶于稀硫酸中,然后用0.20 mol·L-1的高錳酸鉀溶液滴定(其中的雜質不跟高錳酸鉀溶液和稀硫酸反應),達到終點時消耗了15.00 mL高錳酸鉀溶液。
1.KMnO4溶液應盛放在哪種類型的滴定管中
提示:KMnO4溶液有強氧化性,會腐蝕橡膠管,應盛放在酸式滴定管中。
2.判斷滴定達到終點時的現象是怎樣的
提示:KMnO4溶液本身有顏色,在草酸鈉沒有被消耗完之前,溶液是無色的,當草酸鈉反應完后,溶液中因存在 而呈淺紫紅色,所以判斷滴定終點的現象是當滴入最后半滴KMnO4溶液時,溶液由無色變為淺紫紅色,且半分鐘內不褪色。
3.計算樣品中草酸鈉的質量分數為多少
提示:由得失電子守恒原理得2n(Na2C2O4)=5n(KMnO4),
n(Na2C2O4)=7.5×10-3 mol,
歸納總結
1.原理:以氧化劑或還原劑為滴定劑,直接滴定一些具有還原性或氧化性的物質,或間接滴定一些本身并沒有還原性或氧化性,但能與某些氧化劑或還原劑反應的物質。
2.試劑:常見的用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7、I2等;常見的用于滴定的還原劑有亞鐵鹽、草酸、維生素C等。
3.指示劑。氧化還原滴定法的指示劑有三類:
(1)氧化還原指示劑;
(2)專用指示劑,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘標準溶液變藍;
(3)自身指示劑,如高錳酸鉀標準溶液滴定草酸時,滴定終點時溶液呈高錳酸鉀溶液的淺紫紅色。
4.實例。
(1)KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液。
原理:2 +6H++5H2C2O4══10CO2↑+2Mn2++8H2O。
指示劑:酸性KMnO4溶液本身呈紫紅色,不用另外選擇指示劑,當滴入最后半滴酸性KMnO4溶液,溶液由無色變為淺紫紅色,且半分鐘內不褪色,說明達到滴定終點。
(2)Na2S2O3溶液滴定碘液。
原理:2Na2S2O3+I2══Na2S4O6+2NaI。
指示劑:用淀粉作指示劑,當滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液的藍色褪去,且半分鐘內不恢復原色,說明達到滴定終點。
典例剖析
【例2】 硫代硫酸鈉晶體(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影劑、還原劑。
利用K2Cr2O7標準溶液定量測定硫代硫酸鈉的純度。測定步驟如下。
(1)溶液配制:稱取1.200 0 g某硫代硫酸鈉晶體樣品,用新煮沸并冷卻的蒸餾水在　　　　中溶解,完全溶解后,全部轉移至100 mL的　　　　　中,加蒸餾水至　 　　　　　　　。
加入淀粉溶液作為指示劑,繼續滴定,當溶液　　　　　,即為終點。平行滴定3次,樣品溶液的平均用量為24.80 mL,則樣品純度為　　　　　%(保留到0.1%)。
答案:(1)燒杯　容量瓶　凹液面的最低處與刻度線相平
(2)藍色褪去　95.0
解析:(1)配制一定物質的量濃度的溶液,應該在燒杯中溶解,冷卻至室溫后,轉移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度線1~2 cm處,改用膠頭滴管滴加至溶液的凹液面最低處與刻度線相平。
(2)加入淀粉溶液作指示劑,淀粉溶液遇I2變藍色,加入的Na2S2O3樣品與I2反應,當I2消耗完后,溶液藍色褪去,即為滴定終點。
學以致用
3.過氧化氫是重要的氧化劑、還原劑,它的水溶液又稱為雙氧水,常用于消毒、殺菌、漂白等。某化學興趣小組取一定量的過氧化氫溶液,準確測定了過氧化氫的含量,并探究了過氧化氫的性質。請回答下列問題。
(1)移取10.00 mL密度為ρ g·mL-1的過氧化氫溶液至250 mL
　　　　　(填儀器名稱)中,加水稀釋至刻度,搖勻。移取稀釋后的過氧化氫溶液25.00 mL至錐形瓶中,加入稀硫酸酸化,用蒸餾水稀釋,作被測試樣。
(2)用高錳酸鉀標準溶液滴定被測試樣,其反應的離子方程式如下,請將相關物質的化學計量數及化學式填寫在方框里。
(3)滴定時,將高錳酸鉀標準溶液注入　　　　　(填“酸式”或“堿式”)滴定管中。滴定到達終點的現象是　 　。
(4)重復滴定三次,平均耗用c mol·L-1 KMnO4標準溶液V mL,則原過氧化氫溶液中過氧化氫的質量分數為　　　　　　　。
(5)若滴定前滴定管尖嘴中有氣泡,滴定后氣泡消失,則測定結果　　　　　(填“偏高”或“偏低”)。
答案:(1)容量瓶
(2)2　5　6　2　8　5　O2↑
(3)酸式　滴入最后半滴高錳酸鉀溶液,溶液呈淺紫紅色,且30 s內不褪色
(5)偏高
1.下列與滴定實驗有關的說法中正確的是(　　)。
A.用NaOH溶液滴定鹽酸時,只能用酚酞溶液作指示劑
B.用KMnO4溶液滴定亞硫酸鈉溶液的實驗中不需要另外加入指示劑
C.用量筒準確量取20.00 mL鹽酸
D.用NaOH溶液滴定鹽酸時,若滴定結束時俯視刻度,會導致測定結果偏高
答案:B
解析:A項,用氫氧化鈉溶液滴定鹽酸時,還可以借助甲基橙溶液、pH計等確定滴定終點,錯誤;B項,高錳酸鉀溶液本身有顏色且消耗完后為無色,正確;C項,使用滴定管量取溶液時,可精確到0.01 mL,而量筒只精確到0.1 mL,錯誤;D項,俯視刻度會導致讀數偏小,結果偏低,錯誤。
2.用已知濃度的NaOH溶液測定某濃度的H2SO4溶液,下表中正確的選項是(　　)。
選項 錐形瓶中
的溶液 滴定管中
的溶液 選用指
示劑 選用滴
定管
A 堿 酸 甲基橙 乙
B 酸 堿 酚酞 甲
C 堿 酸 石蕊 甲
D 酸 堿 酚酞 乙
D
解析:乙是堿式滴定管,不能盛放酸性溶液,A項錯誤;甲是酸式滴定管,不能盛放堿性溶液,B項錯誤;滴定終點時石蕊溶液的顏色變化不明顯,故不能選用石蕊作指示劑,C項錯誤。
3.下列有關酸堿中和滴定的實驗操作,不會引起實驗誤差的是
(　　)。
A.用蒸餾水洗干凈滴定管后,直接盛裝標準溶液
B.用蒸餾水洗干凈錐形瓶后,用待測液潤洗錐形瓶2~3次
C.用NaOH標準溶液測定未知濃度的鹽酸時,實驗時不小心多加了1滴酚酞溶液
D.發現溶液顏色剛好突變就停止滴定,數秒后溶液顏色又變回原色
答案:C
解析:滴定管洗干凈后,無論是盛裝標準溶液,還是量取待測溶液,都必須用待裝溶液潤洗2~3次,否則會使標準溶液或待測溶液比原來溶液的濃度偏小,影響結果,A項錯誤;錐形瓶洗干凈后不能用待測液潤洗,否則使待測液的物質的量偏大,消耗標準液的體積偏大,從而使所測濃度偏大,B項錯誤;中和滴定過程中,指示劑通常加2~3滴,多加1滴或少加1滴不會影響實驗結果,C項正確;終點時顏色發生突變,且半分鐘內不再變回原色,若變回原色,則測定的結果偏低,D項錯誤。
4.下列說法正確的是(　　)。
A.若用水潤濕過的pH試紙去測pH相等的H2SO4溶液和H3PO4溶液,H3PO4溶液的誤差更大
B.用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀鹽酸
C.準確量取25.00 mL KMnO4溶液,可選用50 mL酸式滴定管
D.用廣泛pH試紙測得0.10 mol·L-1 NH4Cl溶液的pH=5.2
答案:C
解析:若用水潤濕過的pH試紙去測pH相等的H2SO4溶液和H3PO4溶液,由于H2SO4是強酸,H3PO4是弱酸,在稀釋相同倍數的過程中,H3PO4繼續電離產生H+,使得該溶液中c(H+)比H2SO4溶液中c(H+)大,則H3PO4溶液的pH增加的比H2SO4溶液小,所以測得的H2SO4溶液的pH誤差大,A項錯誤;不能用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀鹽酸,準確度不夠,應用酸式滴定管準確量取,B項錯誤;滴定管精確度為0.01 mL,可以用50 mL酸式滴定管準確量取25.00 mL酸性高錳酸鉀溶液, C項正確;用廣泛pH試紙測得的pH只能取到整數值,D項錯誤。
5.常溫時,向20 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中逐滴滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,滴入NaOH溶液的體積與溶液pH的變化如圖所示。下列說法正確的是(　　)。
(已知25 ℃條件下CH3COONa溶液的pH>7)
A.A點的pH=1
B.B點時,c(CH3COO-)=0.05 mol·L-1
C.C點時,V(NaOH溶液)=20 mL
D
解析:CH3COOH是弱電解質,在水溶液中部分電離,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,所以A點溶液pH>1,A項錯誤;
B點為加入10 mL NaOH溶液,恰好反應生成等濃度的CH3COONa和CH3COOH,溶液呈酸性,此時溶液的總體積約為30 mL,
當加入NaOH溶液為20 mL時,恰好生成CH3COONa,溶液呈堿性,而C點時溶液的pH=7,則C點時V(NaOH溶液)<20 mL,C項錯誤;
6.某學生用0.200 0 mol·L-1的標準NaOH溶液滴定未知濃度的鹽酸,其操作如下:
①用蒸餾水洗滌堿式滴定管,并立即注入NaOH溶液至“0”刻度線以上;
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴處充滿液體;
③調節液面至“0”刻度線以下,并記下讀數;
④移取20.00 mL待測液注入潔凈的還存有少量蒸餾水的錐形瓶中,并加入3滴酚酞溶液;
⑤用標準液滴定至終點,記下滴定管液面讀數。
請回答下列問題。
(1)以上步驟有錯誤的是　　　　　(填編號)。若測定結果偏高,其原因可能是　　　　(填字母)。
A.配制標準溶液的固體NaOH中混有KOH雜質
B.滴定終點讀數時,仰視滴定管的刻度,其他操作正確
C.盛裝未知液的錐形瓶用蒸餾水洗過后再用未知液潤洗
D.滴定到終點讀數時,發現滴定管尖嘴處懸掛一滴溶液
(2)判斷滴定終點的現象是 　 。
(3)如圖是某次滴定時的滴定管中的液面,其讀數為　 mL。
(4)根據下表數據,請計算待測鹽酸的濃度:　　　 mol·L-1。
滴定
次數 待測鹽酸
體積/mL 標準燒堿溶液體積/mL
滴定前讀數 滴定后讀數
第一次 20.00 0.40 20.40
第二次 20.00 2.00 24.10
第三次 20.00 4.00 24.00
答案:(1)①　ABCD
(2)滴入最后一滴NaOH溶液時,溶液剛好由無色變為淺紅色,且半分鐘內不變色
(3)22.60
(4)0.200 0

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