第3課時酸堿中和滴定及其拓展應用1.能進行溶液pH的簡單計算,能正確測定溶液pH,能調控溶液的酸堿性。2.能選擇實例說明溶液pH的調控在工農業生產和科學研究中的重要作用。酸堿中和滴定1.實驗原理(1)概念:用已知物質的量濃度的酸(或堿)來測定未知物質的量濃度的堿(或酸)的方法。(2)原理:c待=c標(3)酸堿中和滴定的關鍵①準確測定標準液和待測液的體積。②選取適當指示劑,準確判斷滴定終點。常用酸堿指示劑及變色范圍指示劑變色范圍的pH石蕊<5.0紅色5.0～8.0紫色>8.0藍色甲基橙<3.1紅色3.1～4.4橙色>4.4黃色酚酞<8.2無色8.2～10.0淺紅色>10.0紅色2.實驗用品(1)儀器(2)試劑①標準液、待測液、指示劑、蒸餾水。②指示劑的選擇根據滴定終點的酸堿性選擇指示劑:滴定終點為堿性時,一般用酚酞作指示劑,滴定終點為酸性時,一般用甲基橙作指示劑。3.實驗操作以酚酞作指示劑,用標準鹽酸滴定待測NaOH溶液為例:(1)滴定前的準備(2)滴定(3)終點判斷等到滴入最后半滴標準液,溶液由紅色變為無色,且在半分鐘內不恢復原來的顏色,視為滴定終點并記錄標準液的體積。(4)數據處理按上述操作重復2～3次,求出消耗標準鹽酸體積的平均值,根據c(NaOH)=c(酸堿恰好中和(即滴定終點)時溶液不一定呈中性,最終溶液的酸堿性取決于生成鹽的性質,強酸強堿鹽的溶液呈中性,強堿弱酸鹽的溶液呈堿性,強酸弱堿鹽的溶液呈酸性。4.酸堿中和滴定的誤差分析(1)原理cB=cA·VAVB,由于VB是準確量取的體積,cA是標準溶液的濃度,它們均為定值,所以cB的大小取決于VA的大小,VA大則c(2)常見誤差以標準酸溶液滴定未知濃度的堿(酚酞作指示劑)為例:步驟操作VAcB洗滌酸式滴定管未用標準溶液潤洗變大偏高堿式滴定管未用待測溶液潤洗變小偏低錐形瓶用待測溶液潤洗變大偏高錐形瓶洗凈后還留有蒸餾水不變無影響取液放出堿液的滴定管開始有氣泡,放出液體后氣泡消失變小偏低滴定酸式滴定管滴定前有氣泡,滴定終點時氣泡消失變大偏高振蕩錐形瓶時部分液體濺出變小偏低部分酸液滴出錐形瓶外變大偏高溶液顏色較淺時滴入酸液過快,停止滴定后又加一滴NaOH溶液無變化變大偏高讀數滴定前讀數正確,滴定后俯視讀數(或前仰后俯)變小偏低滴定前讀數正確,滴定后仰視讀數(或前俯后仰)變大偏高5.酸堿滴定曲線的綜合考查(1)強酸與強堿滴定過程中的pH曲線以0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1鹽酸為例:(2)強酸(堿)滴定弱堿(酸)pH曲線的比較氫氧化鈉溶液滴定等濃度等體積的鹽酸、醋酸溶液的滴定曲線鹽酸滴定等濃度等體積的氫氧化鈉溶液、氨水的滴定曲線曲線起點不同:強堿滴定強酸、弱酸的曲線,強酸起點低;強酸滴定強堿、弱堿的曲線,強堿起點高突躍點變化范圍不同:強堿與強酸(強酸與強堿)反應的突躍點變化范圍大于強堿與弱酸(強酸與弱堿)反應[理解辨析]1.判一判(正確的打“√”,錯誤的打“×”)(1)中和滴定實驗中所用標準溶液越濃越好,指示劑的用量一般為2～3mL。()(2)利用如圖所示的方法,排出酸式滴定管內的氣泡。()(3)利用酚酞試液作指示劑,達到滴定終點時,錐形瓶內的溶液的pH一定為7。()解析:(1)中和滴定實驗中,標準溶液越濃,誤差越大,指示劑的用量一般為2～3滴。(2)酸式滴定管下端為玻璃旋塞,圖示滴定管為堿式滴定管。(3)利用酚酞試液作指示劑,酚酞的變色范圍為8～10,滴定終點時溶液的pH<8,但pH不一定等于7。答案:(1)×(2)×(3)×2.想一想下圖為向20mL0.1mol·L-1HA溶液中逐滴加入0.1mol·L-1NaOH溶液所形成的滴定曲線(室溫下),圖中所標出的五個點的理解與分析是解題關鍵,分析這五個特殊點在解題中的作用。提示:(1)A點為反應的“起始”點,判斷酸、堿的相對強弱。(2)B點為反應“一半”點,判斷是哪種溶質的等量混合。(3)C點為溶液的“中性”點,判斷溶液中溶質的成分及哪種物質過量或不足。(4)D點為“恰好”反應點,判斷生成的溶質成分及溶液的酸堿性。(5)E點為反應的“過量”點,判斷溶液中的溶質,判斷哪種物質過量。中和滴定儀器使用及滴定過程分析1.室溫條件下,將0.1mol·L-1的NaOH溶液逐滴滴入10mL0.1mol·L-1HB溶液中,所得溶液pH隨NaOH溶液體積的變化如圖。下列說法正確的是(B)A.K(HB)的數量級為10-4B.該中和滴定可采用酚酞作為指示劑C.V1=10D.b點時,NaOH與HB恰好完全反應解析:根據HB的電離平衡方程式,電離出的c(H+)=c(B-),即K(HB)=c(H+)·c(B-)c(2.(2021·湖北武漢聯考)某同學想了解食用白醋(主要是醋酸的水溶液)的準確濃度,現從市場上買來一瓶某品牌食用白醋,用實驗室標準NaOH溶液(濃度有0.1000mol·L-1和0.0100mol·L-1兩種)對其進行滴定。下列說法正確的是(C)A.該實驗應選用甲基橙作指示劑B.用0.1000mol·L-1標準NaOH溶液滴定時誤差更小C.準確量取一定體積的白醋放入洗凈的錐形瓶中后,可以再加少量蒸餾水后開始滴定D.滴定時,眼睛一直注視著刻度線,以防止液面下降到滴定管最大刻度以下解析:該實驗滴定終點生成醋酸鈉,醋酸鈉水解使溶液呈堿性,應選用酚酞作指示劑,故A錯誤;由于白醋中醋酸濃度較小,用濃度較小的氫氧化鈉溶液滴定誤差較小,故B錯誤;準確量取一定體積的白醋放入洗凈的錐形瓶中后,可以再加少量蒸餾水,不影響實驗結果,故C正確;滴定時,眼睛要注視錐形瓶中溶液顏色的變化,故D錯誤。數據處理與誤差分析3.(2021·河南洛陽模擬)稱取一定量的NaOH固體放在錐形瓶內,加水配成溶液,用未知濃度的鹽酸滴定(如圖裝置)。下列各項操作會給鹽酸滴定實驗造成的誤差偏高的是(D)A.滴定管裝入鹽酸前未用鹽酸潤洗B.開始滴定時,滴定管尖嘴處有氣泡,滴定完畢氣泡排出C.在滴定過程中活塞處漏液D.滴定前讀數時仰視,滴定完畢讀數時俯視解析:滴定管中裝鹽酸前未用鹽酸潤洗相當于將待測液稀釋了,導致測定結果偏低,故A錯誤;滴定前有氣泡,滴定后無氣泡,相當于待測液比實際用量多了,導致測定結果偏低,故B錯誤;滴定過程中漏液使讀出的待測液的體積比實際消耗量多,導致測定結果偏低,故C錯誤;滴定前仰視,滴定后俯視讀出的數據比實際值偏小,導致測定結果偏高,故D正確。4.現用中和滴定測定某鹽酸的濃度,有關數據記錄如下表:滴定序號待測液體積/mL所消耗燒堿標準溶液的體積/mL滴定前滴定后消耗的體積125.000.5025.1224.62225.00325.005.0029.5824.58(1)實驗中有石蕊和酚酞兩種指示劑,該實驗應選用作指示劑。用式滴定管盛裝0.2500mol·L-1燒堿標準液,錐形瓶中裝有25.00mL待測鹽酸溶液。

(2)如圖表示第二次滴定時50mL滴定管中滴定前后液面的位置。該次滴定所用標準燒堿溶液體積為mL。

(3)根據所給數據,計算出該鹽酸的物質的量濃度c(HCl)=。

(4)下列操作引起什么誤差(填“偏大”“偏小”或“不影響”)。①搖動錐形瓶時溶液濺出。

②滴定前滴定管中有氣泡,滴定后氣泡消失。

③錐形瓶未干燥有水。

④滴定終點俯視。

解析:(1)石蕊變色范圍較大,而且顏色變化不易觀察,不能作酸堿中和滴定的指示劑,因此該實驗應選用酚酞作指示劑;NaOH溶液是堿性溶液,應盛放在堿式滴定管中。(2)滴定前讀數為0.30mL,滴定后讀數為24.90mL,消耗燒堿溶液的體積為24.60mL。(3)消耗燒堿溶液的平均體積為V(NaOH)=24.62+24.60+24.答案:(1)酚酞堿(2)24.60(3)0.2460mol·L-1(4)①偏小②偏大③不影響④偏小讀數引起的誤差俯視和仰視的誤差,要結合具體儀器進行分析,不同量器的刻度順序不同,如量筒刻度從下到上逐漸增大;滴定管刻度從下到上逐漸減小。(1)如圖a,當用量筒測量液體的體積時,由于俯視視線向下傾斜,尋找切點的位置在凹液面的上側,讀數高于正確的刻度線位置,即讀數偏大。(2)如圖b,當用滴定管測量液體的體積時,由于仰視視線向上傾斜,尋找切點的位置在液面的下側,因滴定管刻度標法與量筒不同,這樣仰視讀數偏大。滴定原理的應用1.氧化還原反應滴定(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)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。(3)滴定指示劑的選擇①自身指示劑:有些標準溶液或被滴定物質本身有顏色,而滴定產物為無色,則滴定時就無需另加指示劑,如MnO4-本身在溶液中顯紫紅色,還原后的產物Mn②顯色指示劑:有些物質本身并沒有顏色,但它能與滴定劑或被測物質反應產生特殊的顏色,或開始有特殊顏色,滴定后變為無色,因而可指示滴定終點。如滴定前溶液中無單質碘,滴定后有單質碘生成等,可用淀粉等作為指示劑。(4)使用指示劑及終點時顏色變化滴定方式還原劑滴定KMnO4KMnO4滴定還原劑I2滴定還原劑還原劑滴定I2鐵鹽滴定還原劑還原劑滴定鐵鹽指示劑KMnO4KMnO4淀粉淀粉KSCNKSCN終點時顏色變化粉(淺)紅色→無色無色→粉(淺)紅色無色→藍色藍色→無色溶液變紅色紅色消失2.沉淀反應滴定(1)概念:沉淀滴定是利用沉淀反應進行滴定、測量分析的方法。生成沉淀的反應很多,但符合條件的卻很少,實際上應用最多的是銀量法,即利用Ag+與鹵素離子的反應來測定Cl-、Br-、I-的濃度。(2)原理:沉淀滴定所用的指示劑本身就是一種沉淀劑,滴定劑與被滴定物反應的生成物的溶解度要比滴定劑與指示劑反應的生成物的溶解度小,否則不能用這種指示劑。如用AgNO3溶液測定溶液中Cl-的含量時常以CrO42-為指示劑,這是因為AgCl比Ag2[理解辨析]1.想一想H2O2溶液俗稱雙氧水,廣泛應用于醫藥、國防、工業、農業、化工等領域中。H2O2易分解,需加入一定量的尿素、乙酰苯胺等有機物作為穩定劑。工業上常用高錳酸鉀法測定H2O2含量,但某科研工作者對大量測定結果進行分析,發現94%的結果超過實際含量,分析其原因。提示:用酸性高錳酸鉀溶液滴定時,尿素、乙酰苯胺等有機物也被高錳酸鉀氧化,消耗標準溶液偏多,導致測定結果偏高。2.做一做(1)用標準碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以測定水中SO2的含量,應選用作指示劑,達到滴定終點的現象是

。

(2)用標準酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以測定水中SO2的含量,是否需要選用指示劑?(填“是”或“否”),達到滴定終點的現象是

。

答案:(1)淀粉溶液當滴入最后半滴標準溶液后,溶液由無色變為藍色,且半分鐘內不褪色(2)否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1.某學習小組用“間接碘量法”測定某CuCl2晶體試樣的純度,試樣不含其他能與I-發生反應的氧化性雜質,已知:2Cu2++4I-2CuI↓+I2,I2+2S2O32-S4O62-+2I-。取mg試樣溶于水,加入過量KI固體,充分反應,用0.1000mol·L-1Na2S下列說法正確的是(D)A.試樣在甲中溶解,滴定管選乙B.選用淀粉作指示劑,當甲中溶液由藍色變為無色時,即達到滴定終點C.丁圖中,滴定前滴定管的讀數為(a-0.50)mLD.對裝有標準溶液的滴定管讀數時,滴定前后讀數方式如丁圖所示,則測得的結果偏小解析:A項,甲中盛裝的是含有I2的溶液,則滴定管中盛裝的為Na2S2O3標準溶液,該溶液顯堿性,應選用堿式滴定管(丙),不正確;B項,溶液變色且經過30s左右溶液不恢復原來的顏色,視為滴定終點,不正確;C項,滴定管“0”刻度在上端,故滴定前的讀數為(a+0.50)mL,不正確;D項,滴定后俯視讀數,將導致讀數偏小,故測得的結果偏小,正確。2.(2021·山東青島模擬)如圖是用EDTA(Na2H2Y)標準溶液滴定法測定油菜樣品中Ca2+含量的流程。下列說法正確的是(已知:Ca2++H2Y2-CaY2-+2H+)(A)A.稀硝酸的作用是溶解,操作1是過濾B.配制溶液用到的玻璃儀器有容量瓶、燒杯、玻璃棒C.滴定過程中眼睛要注視滴定管內液面的變化D.平行滴定三次,平均消耗23.30mLEDTA溶液,則測得Ca2+含量為0.155%解析:油菜中本身含有較多磷元素,油菜灰中的鈣元素可能以磷酸鈣等難溶于水的鈣鹽形式存在,可以用稀硝酸來溶解,操作1是為了把未溶解的固體和溶液分離開,為過濾操作,A項正確;由步驟知,配置100mL溶液,需要用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管,B項錯誤;滴定過程中眼睛應觀察滴定所用錐形瓶中溶液的顏色變化,而不是注視滴定管內液面的變化,C項錯誤;若平均消耗23.30mL的EDTA溶液,由反應Ca2++H2Y2-CaY2-+2H+可知,100mL溶液中所含Ca2+的質量為m=0.0233L×0.005mol·L-1×40g·mol-1×10=0.0466g,因此Ca2+含量為0.0463.(2021·遼寧沈陽二模)通過佛爾哈德法可以測定三氯氧磷(POCl3)樣品中Cl元素的含量,實驗步驟如下:Ⅰ.取mg樣品于錐形瓶中,加入足量的NaOH溶液,待完全反應后加稀硝酸至溶液顯酸性。Ⅱ.向錐形瓶中加入0.1000mol·L-1的AgNO3溶液50.00mL,使Cl-完全沉淀。Ⅲ.向其中加入2mL硝基苯,用力搖動,使沉淀表面被有機物覆蓋。Ⅳ.加入指示劑,用cmol·L-1NH4SCN溶液滴定過量Ag+至終點,記下所用體積為VmL。已知:Ksp(AgCl)=3.2×10-10,Ksp(AgSCN)=2×10-12。下列說法正確的是(B)A.滴定選用的指示劑為甲基橙B.本次實驗測得Cl元素的質量分數為3.C.硝基苯的作用為防止沉淀被氧化D.若取消步驟Ⅲ,測定結果偏大解析:由Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ滴定過程溶液始終顯酸性,無法用甲基橙作指示劑,A錯誤;Ag+總物質的量為0.1000mol·L-1×50.00×10-3L=5.0×10-3mol,NH4SCN的物質的量為cmol·L-1×V×10-3L=cV×10-3mol,設三氯氧磷(POCl3)樣品中Cl元素的物質的量為x,結合關系式POCl3～3Cl-～3AgNO3～3Ag+、Ag+～NH4SCN可知有x+cV×10-3=5.0×10-3mol,解得x=(5.0-cV)×10-3mol,因此三氯氧磷(POCl3)樣品中Cl元素的質量為(5.0-cV)×10-3mol×35.5g·mol-1=3.55×(5.0-cV)×10-2g,因此Cl元素的質量分數為3.55(5-cV)m%,B正確;由Ksp(AgCl)>Ksp(AgSCN)=21.(2021·湖南卷,9)常溫下,用0.1000mol·L-1的鹽酸分別滴定20.00mL濃度均為0.1000mol·L-1的三種一元弱酸的鈉鹽(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲線如圖所示。下列判斷錯誤的是(C)A.該NaX溶液中:c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+)B.三種一元弱酸的電離常數:Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ)C.當pH=7時,三種溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)D.分別滴加20.00mL鹽酸后,再將三種溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-)解析:在NaX溶液中,X-發生水解反應X-+H2OHX+OH-,溶液中存在c(Na+)>c(X-)>c(OH-)>c(H+),A判斷正確;等濃度的NaX、NaY、NaZ三種溶液的pH大小關系NaZ>NaY>NaX,根據“越弱越水解”可知,酸性HX>HY>HZ,則電離常數Ka(HX)>Ka(HY)>Ka(HZ),B判斷正確;pH=7時,根據電荷守恒,三種溶液滴定后分別存在c(Cl-)+c(X-)=c(Na+)、c(Cl)-+c(Y-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Z-)=c(Na+),由于三種一元酸的酸性強弱不同,則向其鹽溶液中加入HCl的物質的量不同,則c(X-)、c(Y-)、c(Z-)三者不相等,C判斷錯誤;分別加入20.00mL鹽酸后,均恰好完全反應,三種溶液的溶質分別為HX與NaCl、HY與NaCl、HZ與NaCl,三種溶液混合后的溶液中存在電荷守恒c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(Na+),因為c(Na+)=c(Cl-),所以c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-),D判斷正確。2.(2020·山東卷,20節選)(1)KMnO4常作氧化還原滴定的氧化劑,滴定時應將KMnO4溶液加入(填“酸式”或“堿式”)滴定管中;在規格為50.00mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始讀數為15.00mL,此時滴定管中KMnO4溶液的實際體積為(填標號)。

A.15.00mL B.35.00mLC.大于35.00mL D.小于15.00mL(2)某F