第第頁第三章第二節第5課時酸堿中和滴定曲線氧化還原滴定法學案（含答案）—2023-2024學年（人教版2023）高中化學選擇性必修1第5課時酸堿中和滴定曲線氧化還原滴定法

[核心素養發展目標]

1.理解酸堿中和滴定曲線。

2.理解氧化還原滴定。

一、酸堿中和滴定曲線

1．酸堿中和滴定曲線的繪制

用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1左右的HCl溶液的相關數據如下表所示：

V[NaOH(aq)]/mL05.0010.0015.0018.0019.0019.5019.98

pH1.001.221.481.843.123.603.904.30

V[NaOH(aq)]/mL20.0020.0220.0820.1021.0025.0030.0035.00

pH7.009.7010.3010.4011.3812.0512.3012.44

請以NaOH溶液的體積為橫坐標，pH為縱坐標，在坐標紙上繪制NaOH溶液滴定HCl溶液過程中，溶液pH隨NaOH溶液體積變化的曲線圖。

(1)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？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

(2)滴定曲線對中和滴定操作有何啟示？

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2．分析酸堿中和滴定曲線

首先看橫、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；再找滴定終點和中性點，判斷滴定終點的酸堿性，然后確定中性點(常溫下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。

1．如圖是向100mL的鹽酸中逐漸加入NaOH溶液時，溶液的pH變化圖像，根據圖像所得結論正確的是()

A．原來鹽酸的物質的量濃度為0.1mol·L－1

B．X的值為0.1

C．原來鹽酸的物質的量濃度為1mol·L－1

D．X的值為0.001

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1mol·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

3．請回答有關滴定過程中的相關問題。

(1)用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定未知濃度的鹽酸，滴定曲線如上圖所示。

①在圖中A的pH范圍使用的指示劑是__________；C的pH范圍使用的指示劑是________。

②下列關于上述中和滴定過程中的操作，正確的是________(填字母)。

A．用堿式滴定管量取已知濃度的燒堿溶液

B．滴定管和錐形瓶都必須用待裝液潤洗

C．滴定過程中始終注視錐形瓶中溶液顏色變化

D．錐形瓶中的待測液可用量筒量取

(2)如圖表示用相同濃度的NaOH溶液分別滴定濃度相同的3種一元酸，由圖可確定酸性最強的是________________。

4．某實驗小組在常溫下，用0.100mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00mL未知濃度的HCl溶液。

已知：混合溶液的體積等于酸、堿體積相加。可根據圖示計算滴定的突躍范圍。

(1)該HCl溶液的濃度為___________________________________________________。

(2)若滴加20.02mLNaOH溶液，所得溶液的pH≈9.7，試計算滴加19.98mLNaOH溶液，所得溶液的pH＝________(保留一位小數)。

二、氧化還原滴定法

滴定操作不僅適用于酸堿中和反應，還可應用于氧化還原反應的定量測定。

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，或者間接滴定一些本身并沒有還原性或氧化性，但能與某些還原劑或氧化劑反應的物質。

2．滴定方式及應用

(1)直接滴定法：許多還原性物質Fe2＋、NO、H2O2等可用直接滴定法，如5H2O2＋2MnO＋6H＋===5O2↑＋2Mn2＋＋8H2O。

(2)返滴定法：例如，測MnO2含量時，可在H2SO4溶液中加入過量的Na2C2O4標準溶液，待與MnO2作用完畢后，用KMnO4標準液滴定過量的C2O。

MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O,2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

(3)間接滴定法：某些非氧化性物質，可以用間接滴定法進行測定。例如，測Ca2＋含量時，先將Ca2＋沉淀為CaC2O4，再用稀硫酸將所得沉淀溶解，用KMnO4標準液滴定溶液中的H2C2O4，間接求得Ca2＋含量。

CaC2O4＋2H＋===H2C2O4＋Ca2＋，2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

3．指示劑

氧化還原滴定的指示劑有三類：

(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，滴定終點為溶液由無色變為淺紅色。

4．試劑

常見用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7等；常見用于滴定的還原劑有亞鐵鹽、草酸、維生素C等。

5．實例

(1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液

原理2MnO＋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

終點判斷當滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液由無色變為淺紅色，且半分鐘內不褪色，說明到達滴定終點

(2)Na2S2O3溶液滴定含碘溶液

原理2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI

指示劑用淀粉作為指示劑

終點判斷當滴入最后半滴Na2S2O3溶液后，溶液的藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色，說明到達滴定終點

6.計算依據

依據化學方程式或離子方程式或關系式列比例式，或運用原子守恒、電荷守恒、得失電子守恒等列式進行計算。

7．誤差分析

類比酸堿中和滴定處理。

1．某興趣小組同學用0.1000mol·L－1酸性高錳酸鉀標準溶液滴定試樣中的過氧化氫，反應原理為2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。

(1)滴定達到終點的現象是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)用移液管吸取25.00mL試樣置于錐形瓶中，重復滴定四次，每次消耗酸性KMnO4標準溶液的體積如表所示：

第一次第二次第三次第四次

體積/mL17.1018.1018.0017.90

計算試樣中過氧化氫的濃度為_____________mol·L－1。

(3)若滴定前尖嘴中有氣泡，滴定后消失，則測定結果_____(填“偏高”“偏低”或“不變”)。

2．實驗室有一瓶未知濃度的Na2S2O3溶液，通過下列實驗測定其濃度。

①取10.00mLNa2S2O3溶液于錐形瓶中，滴入2～3滴指示劑。

②取一滴定管，依次查漏，洗滌，用0.01mol·L－1I2標準溶液潤洗，然后注入該標準溶液，調整液面，記下讀數。

③將錐形瓶置于滴定管下進行滴定，發生的反應為I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。

請回答下列問題：

(1)步驟①加入的指示劑是__________________________________________________。

(2)步驟③達到滴定終點的判斷：____________________________________________。

(3)已知實驗數據如下表：

實驗次數開始讀數/mL結束讀數/mL

10.1019.20

21.8520.75

30.0024.06

則廢水中的Na2S2O3的物質的量濃度為________。

(4)下列操作會導致測定結果偏高的是________(填字母)。

A．滴定管在裝液前未用標準溶液潤洗

B．滴定過程中，錐形瓶振蕩得太劇烈，錐形瓶內有液滴濺出

C．裝標準溶液的滴定管尖嘴部分在滴定前沒有氣泡，滴定終點時發現氣泡

D．達到滴定終點時，仰視讀數

第5課時酸堿中和滴定曲線氧化還原滴定法

[核心素養發展目標]1.理解酸堿中和滴定曲線。2.理解氧化還原滴定。

一、酸堿中和滴定曲線

1．酸堿中和滴定曲線的繪制

用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1左右的HCl溶液的相關數據如下表所示：

V[NaOH(aq)]/mL05.0010.0015.0018.0019.0019.5019.98

pH1.001.221.481.843.123.603.904.30

V[NaOH(aq)]/mL20.0020.0220.0820.1021.0025.0030.0035.00

pH7.009.7010.3010.4011.3812.0512.3012.44

請以NaOH溶液的體積為橫坐標，pH為縱坐標，在坐標紙上繪制NaOH溶液滴定HCl溶液過程中，溶液pH隨NaOH溶液體積變化的曲線圖。

答案

(1)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。

(2)滴定曲線對中和滴定操作有何啟示？

提示在pH發生突變的范圍內，滴加很少的酸(或堿)，溶液的pH就有很大的變化，能使指示劑的顏色變化明顯，有利于確定滴定終點。

2．分析酸堿中和滴定曲線

首先看橫、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；再找滴定終點和中性點，判斷滴定終點的酸堿性，然后確定中性點(常溫下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。

1.如圖是向100mL的鹽酸中逐漸加入NaOH溶液時，溶液的pH變化圖像，根據圖像所得結論正確的是()

A．原來鹽酸的物質的量濃度為0.1mol·L－1

B．X的值為0.1

C．原來鹽酸的物質的量濃度為1mol·L－1

D．X的值為0.001

答案A

解析原鹽酸的pH＝1，則c(HCl)＝0.1mol·L－1，A項正確、C項錯誤；滴定終點時加入的NaOH溶液中NaOH的物質的量為0.01mol，B、D項錯誤。

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1mol·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＋)＝0.1mol·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。

3．請回答有關滴定過程中的相關問題。

(1)用已知濃度的氫氧化鈉溶液滴定未知濃度的鹽酸，滴定曲線如圖所示。

①在圖中A的pH范圍使用的指示劑是__________；C的pH范圍使用的指示劑是________。

②下列關于上述中和滴定過程中的操作，正確的是________(填字母)。

A．用堿式滴定管量取已知濃度的燒堿溶液

B．滴定管和錐形瓶都必須用待裝液潤洗

C．滴定過程中始終注視錐形瓶中溶液顏色變化

D．錐形瓶中的待測液可用量筒量取

(2)如圖表示用相同濃度的NaOH溶液分別滴定濃度相同的3種一元酸，由圖可確定酸性最強的是________________。

答案(1)①酚酞甲基橙②AC(2)③

解析(1)①A中pH變化范圍在8.2～10左右，指示劑為酚酞，C中pH變化范圍在3.1～4.4左右，指示劑為甲基橙。②考查中和滴定基本常識，錐形瓶不能用待裝液潤洗，B錯；為保證實驗的準確性，待測液不能用量筒量取，D錯。(2)濃度相同的3種一元酸，③的pH最小，說明酸性最強。

4．某實驗小組在常溫下，用0.100mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00mL未知濃度的HCl溶液。

已知：混合溶液的體積等于酸、堿體積相加。可根據圖示計算滴定的突躍范圍。

(1)該HCl溶液的濃度為________。

(2)若滴加20.02mLNaOH溶液，所得溶液的pH≈9.7，試計算滴加19.98mLNaOH溶液，所得溶液的pH＝________(保留一位小數)。

答案(1)0.100mol·L－1(2)4.3

解析(1)20.00mL0.100mol·L－1的NaOH溶液和20.00mLHCl溶液恰好完全反應：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，則該HCl溶液的物質的量濃度等于NaOH溶液的物質的量濃度，為0.100mol·

L－1。

(2)由于NaOH溶液和HCl溶液均為0.100mol·L－1，氫氧化鈉溶液中的氫氧根離子和等體積HCl溶液中的氫離子物質的量相等，若滴加19.98mLNaOH溶液到20.00mLHCl溶液中，則所得溶液含氯化鈉和HCl，混合溶液中n(H＋)＝(20.00mL－19.98mL)×10－3L·mL－1

×0.100mol·L－1，則混合溶液中c(H＋)＝，pH＝－lg，pH≈4.3。

二、氧化還原滴定法

滴定操作不僅適用于酸堿中和反應，還可應用于氧化還原反應的定量測定。

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，或者間接滴定一些本身并沒有還原性或氧化性，但能與某些還原劑或氧化劑反應的物質。

2．滴定方式及應用

(1)直接滴定法：許多還原性物質Fe2＋、NO、H2O2等可用直接滴定法，如5H2O2＋2MnO＋6H＋===5O2↑＋2Mn2＋＋8H2O。

(2)返滴定法：例如，測MnO2含量時，可在H2SO4溶液中加入過量的Na2C2O4標準溶液，待與MnO2作用完畢后，用KMnO4標準液滴定過量的C2O。

MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O,2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

(3)間接滴定法：某些非氧化性物質，可以用間接滴定法進行測定。例如，測Ca2＋含量時，先將Ca2＋沉淀為CaC2O4，再用稀硫酸將所得沉淀溶解，用KMnO4標準液滴定溶液中的H2C2O4，間接求得Ca2＋含量。

CaC2O4＋2H＋===H2C2O4＋Ca2＋，2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。

3．指示劑

氧化還原滴定的指示劑有三類：

(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，滴定終點為溶液由無色變為淺紅色。

4．試劑

常見用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7等；常見用于滴定的還原劑有亞鐵鹽、草酸、維生素C等。

5．實例

(1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液

原理2MnO＋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

終點判斷當滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液由無色變為淺紅色，且半分鐘內不褪色，說明到達滴定終點

(2)Na2S2O3溶液滴定含碘溶液

原理2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI

指示劑用淀粉作為指示劑

終點判斷當滴入最后半滴Na2S2O3溶液后，溶液的藍色褪去，且半分鐘內不恢復原色，說明到達滴定終點

6.計算依據

依據化學方程式或離子方程式或關系式列比例式，或運用原子守恒、電荷守恒、得失電子守恒等列式進行計算。

7．誤差分析

類比酸堿中和滴定處理。

1．某興趣小組同學用0.1000mol·L－1酸性高錳酸鉀標準溶液滴定試樣中的過氧化氫，反應原理為2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。

(1)滴定達到終點的現象是________________________________________________________

______________________________________________________________________________。

(2)用移液管吸取25.00mL試樣置于錐形瓶中，重復滴定四次，每次消耗酸性KMnO4標準溶液的體積如表所示：

第一次第二次第三次第四次

體積/mL17.1018.1018.0017.90

計算試樣中過氧化氫的濃度為________mol·L－1。

(3)若滴定前尖嘴中有氣泡，滴定后消失，則測定結果________(填“偏高”“偏低”或“不變”)。

答案(1)當滴入最后半滴標準液后，錐形瓶內溶液顏色恰好由無色變為淺紫紅色，且30s內溶液不褪色(2)0.1800(3)偏高

解析(1)滴定達到終點的現象是當滴入最后半滴標準液后，錐形瓶內溶液顏色恰好由無色變為淺紫紅色，且30s內溶液不褪色。(2)由于第一次數據誤差過大，故舍去；根據反應2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑，分別求出其他三次的c(H2O2)，最后求出c(H2O2)的平均值。(3)滴定前尖嘴中有氣泡，滴定后消失，導致讀取的消耗的標準液的體積偏大，測定結果偏高。

2．實驗室有一瓶未知濃度的Na2S2O3溶液，通過下列實驗測定其濃度。

①取10.00mLNa2S2O3溶液于錐形瓶中，滴入2～3滴指示劑。

②取一滴定管，依次查漏，洗滌，用0.01mol·L－1I2標準溶液潤洗，然后注入該標準溶液，調整液面，記下讀數。

③將錐形瓶置于滴定管下進行滴定，發生的反應為I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6。

請回答下列問題：

(1)步驟①加入的指示劑是________。

(2)步驟③達到滴定終點的判斷：_____________________________________________