2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点44酸碱中和滴定学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点44酸碱中和滴定学案

考点44　酸碱中和滴定 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.移液管、滴定管的使用方法 b ‎2.中和滴定原理及其操作方法 a ‎3.几种酸碱指示剂的变色范围 b ‎4.中和滴定实验的数据处理和误差的简单分析 c 一、实验原理 当酸碱恰好中和时n(OH－)＝n(H＋)__n酸c酸V酸＝n碱c碱V碱。‎ 我们常把已知浓度的酸(或碱)称为标准溶液，将未知浓度的碱(或酸)称为待测溶液，则酸碱恰好中和时：c测＝ 。‎ 若为一元酸与一元碱，则上式可简化为c测＝。‎ 二、中和滴定所用仪器 酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、铁架台、滴定管夹、烧杯等。‎ 三、试剂 ‎1．标准液：已知准确物质的量浓度的酸或碱溶液。‎ ‎2．待测液：未知物质的量浓度的酸或碱溶液。‎ ‎3．指示剂的选择：变色要灵敏明显，常用的指示剂有甲基橙、酚酞。‎ 温馨提示：‎ ‎(1)常见酸碱指示剂及其变色范围：酚酞(8.2～10.0)、甲基橙(3.1～4.4)。‎ ‎(2)强酸中和弱碱时，选择甲基橙(生成的强酸弱碱盐显酸性)；强碱中和弱酸时，选择酚酞(生成的强碱弱酸盐显碱性)。‎ 四、中和滴定的基本操作和步骤 ‎1．查漏：使用前先检查滴定管是否漏水。‎ ‎2．洗涤：‎ 滴定管：先用水洗净后，然后用少量标准液和待测液润洗相应的滴定管2～3次；‎ 锥形瓶：只取用蒸馏水洗净即可，也不必干燥，里面留有少量蒸馏水不影响实验结果，‎ 不能用待测液润洗。‎ ‎3．装液：向滴定管中装入相应的标准液和待测液，使液面在“0”刻度或“0”刻度以上2～3 cm。并将滴定管固定在滴定管架上。待测液的移取既可以用滴定管也可以用移液管注入锥形瓶。标准液只能用滴定管。‎ ‎4．赶气泡：将滴定管尖嘴部分的空气赶尽。‎ ‎5．调节液面：将滴定管内(装标准液)液面调至“0”刻度或“0”刻度以下某刻度处，准确读数，并记录初始刻度V初。‎ ‎6．取待测液：用滴定管或移液管量取一定体积未知浓度的待测液注入锥形瓶中，并滴入2～3滴指示剂振荡。将锥形瓶置于标准液滴定管下方，并在瓶底衬一张白纸。‎ ‎7．滴定：左手控制滴定管活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化及流速(先快后慢)。‎ 滴定判断：当看到加一滴标准液时，锥形瓶内溶液由某某色变为某某色且半分钟内(或30秒内)锥形瓶内溶液颜色不变化即为滴定终点。(停止滴定)‎ ‎8．数据记录：记录终点刻度V终，算出V标＝V终－V初。‎ ‎9．重复上述实验操作2～3次。‎ ‎10．计算：根据3次滴定所用标准液的体积，取3次的平均值。‎ 五、中和滴定的误差分析 c标·V标·n标＝c待·V待·n待，故c待＝，c待的大小取决于V标的大小，V标大，则c待大，V标小，则c待小。‎ 引起误差的原因 操作 c待结果 仪器润洗不当 滴定前，在用蒸馏水洗涤滴定管后，未用标准液润洗 偏高 滴定前，用待测液润洗锥形瓶 偏高 取待测液时，移液管用蒸馏水洗涤后，未用待测液润洗 偏低 洗涤后锥形瓶未干燥 无影响 读数不当 读取标准液的刻度时，滴定前平视，滴定后俯视 偏低 滴定前仰视读数，滴定后平视刻度读数 偏低 读取标准液的刻度时，滴定前俯视，滴定后仰视 偏高 滴定前仰视读数，滴定后俯视刻度读数 偏低 操作不当 取液时，移液管尖端的残留液吹入锥形瓶中 偏高 滴定前，滴定管尖端有气泡，滴定后气泡消失 偏高 滴定过程中，锥形瓶振荡太剧烈，有少量溶液溅出 偏低 滴定后，滴定管尖端挂有液滴未滴入锥形瓶中 偏高 一滴标准溶液附在锥形瓶壁上未洗下 偏高 滴定过程中向锥形瓶内加入少量蒸馏水 无影响 滴定过程中，盛装标准液的滴定管漏液 偏高 滴定临近终点时，用洗瓶中的蒸馏水洗下滴定管尖嘴口的半滴标准溶液至锥形瓶中 无影响 若用甲基橙作指示剂，最后一滴盐酸滴入使溶液由橙色变为红色 偏高 碱滴定酸时，滴定完毕后立即读数，半分钟后颜色又褪去(过早估计滴定终点)‎ 偏低 过晚估计滴定终点 偏高 ‎【例1】　准确量取25.00 mL KMnO4溶液可以选用的仪器是(　　)‎ A．50 mL量筒 B．10 mL量筒 C．50 mL酸式滴定管 D．50 mL碱式滴定管 ‎【解析】　题中KMnO4是强氧化剂，不能使用带胶管的碱式滴定管(KMnO4要腐蚀橡胶)。量筒的刻度精确度达不到读数精确到0.01的要求，而滴定管的最小刻度为0.1，可估读到0.01，故可选酸式滴定管C。‎ ‎【答案】　C ‎【提炼】　本题考查了滴定管的结构使用及测量精度。酸式滴定管：用于装酸性溶液及碘水、溴水、高锰酸钾、双氧水等强氧化性的溶液，不得用于装碱性溶液，因为玻璃的磨口部分易被碱性溶液腐蚀，使塞子无法转动，也不能装氢氟酸；碱式滴定管：用于装碱性溶液，不宜用于装酸性溶液，也不能装碘水、溴水、高锰酸钾、双氧水等强氧化性的溶液。中和滴定要求仪器的精确度较高，所测浓度一般保留四位有效数字。常见定量仪器的精确度如下：‎ ‎①滴定管、移液管精确到0.01 mL,10 mL规格的量筒精确到0.1 mL。‎ ‎②托盘天平精确到0.1 g，分析天平或电子天平可以精确到0.000 1 g。‎ ‎【例2】　实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：甲基橙：3.1～4.4、石蕊：5.0～8.0、酚酞：8.2～10.0。用0.100 0 mol·L－1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 B．溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂 C．溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂 D．溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂 ‎【解析】　NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好完全反应时生成CH3COONa，由于CH3COO－水解显碱性，而酚酞的变色范围为8.2～10.0，比较接近。因此答案为D。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　指示剂的选择 ‎(1)常见酸碱指示剂及其变色范围：酚酞(8.2～10.0)、甲基橙(3.1～4.4)，因为石蕊颜色变化不明显，故不选择石蕊作指示剂。‎ ‎(2)强酸中和弱碱时，选择甲基橙(生成的强酸弱碱盐显酸性)；强碱中和弱酸时，选择酚酞(生成的强碱弱酸盐显碱性)。‎ ‎(3)氧化还原滴定指示剂 自身指示剂：如KMnO4溶液本身为紫红色，当KMnO4溶液滴定亚铁盐、草酸溶液时，终点为无色→紫红色；反之终点为紫红色→无色。‎ 特殊指示剂：如淀粉溶液。碘水和Na2S2O3溶液互相滴定时，可用淀粉作指示剂，当碘水滴定Na2S2O3溶液时，溶液无色→蓝色即为终点；反之溶液由蓝色→无色即为终点。‎ ‎【例3】　室温下，用0.10 mol·L－1的盐酸滴定20.00 mL 0.10 mol·L－1的某碱BOH溶液得到的滴定曲线如下，下列判断不正确的是(　　)‎ A．a点时，溶液呈碱性，溶液中c(B＋)＞c(Cl－)‎ B．b点时溶液的pH＝7‎ C．当c(Cl－)＝c(B＋)时，V(HCl)＜20 mL D．c点时溶液中c(H＋)约为0.03 mol·L－1‎ ‎【解析】　首先应该判断BOH碱性的强弱，浓度为0.10 mol·L－1，如为强碱，其pH＝13，而由图看出其pH＜12，故该碱为弱碱。再看b点，此时n(HCl)＝n(BOH)，酸碱恰好中和，为滴定终点，此时恰好生成BCl，为强酸弱碱盐，水解呈酸性。a和c点为中间点，a点加入盐酸的量不够，为BOH—BCl的混合溶液，该溶液呈碱性，说明电离大于水解，故c(B＋)＞c(Cl－)；c点盐酸过量，为BCl—HCl的混合溶液，其中c(H＋)可以根据过量的酸的物质的量除以体积来计算，加入盐酸为40 mL时，c(H＋)＝[(0.1×40－0.1×20)÷60]mol·L－1≈0.03 mol·L－1。在整个过程中还有一个点我们必须关注，就是pH＝7的中性点，在此题中滴定终点溶液为酸性，故pH＝7在b点之上，故加入盐酸的体积小于20 mL，该题答案为B。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　滴定图像分析：‎ ‎(1)滴定突跃：在化学计量点前后±0.1%(滴定分析允许误差)范围内，溶液参数将发生急剧变化，这种参数(如酸碱滴定中的pH)的突然改变。‎ 滴定突跃的影响因素：受滴定剂浓度(c)和酸(或碱)的电离常数影响，c越大，突跃越大；电离常数越大，突跃越大。‎ ‎(2)几个特殊点 起点：未加碱或酸进行反应，根据相同浓度下酸或碱的pH大小可比较几种酸或碱的强弱。‎ 恰好中和点：酸中的氢离子和碱中的氢氧根离子完全反应，酸碱中和后溶液不一定呈中性。‎ 恰好中性点：溶液中的氢离子浓度等于氢氧根离子的浓度，溶液呈中性，此时酸碱未必完全中和。‎ 弱电解质盐和弱电解质等物质的量混合点：根据盐的水解程度和弱电解质的电离程度相对大小，判断溶液的酸碱性及离子浓度大小关系。‎ ‎(3)三大守恒 在整个滴定过程中，始终存在电荷守恒、物料守恒、质子守恒关系。‎ ‎【例4】　某学生用已知物质的量浓度的盐酸来测定未知物质的量浓度的NaOH溶液时，选择甲基橙作指示剂。请填写下列空白：‎ ‎(1)用标准的盐酸滴定待测的NaOH溶液时，左手握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视______________________，直到因加入一滴盐酸后，溶液由黄色变为橙色，并________为止。‎ ‎(2)若滴定开始和结束时，酸式滴定管中的液面如图所示，则起始读数为________mL，终点读数为________mL，所用盐酸的体积为________mL。‎ ‎(3)某学生根据3次实验分别记录有关数据如下表：‎ 滴定次数 待测NaOH溶液的体积/mL ‎0.100 0 mol·L－1盐酸的体积/mL 滴定前刻度 滴定后刻度 溶液体积/mL 第一次 ‎25.00‎ ‎0.00‎ ‎26.11‎ ‎26.11‎ 第二次 ‎25.00‎ ‎1.56‎ ‎30.30‎ ‎28.74‎ 第三次 ‎25.00‎ ‎0.22‎ ‎26.31‎ ‎26.09‎ 依据上表数据列式计算该NaOH溶液的物质的量浓度。‎ ‎【解析】　(1)中和滴定到达终点时需等半分钟，若不变色才能确认终点。滴定过程中眼睛需要始终注视锥形瓶中溶液颜色的变化。(2)滴定管读数时眼睛应平视滴定管凹液面的最低点，小数点后保留两位有效数字。(3)‎ 表格中有三组数据，其中第二次的数据相对其他两次偏差太大，应舍去。取平均值可得：‎ ＝＝26.10 mL，c(NaOH)＝＝0.104 4 mol·L－1。‎ ‎【答案】　(1)锥形瓶中溶液颜色变化　在半分钟内不变色 ‎(2)0.00　26.10　26.10‎ ‎(3)＝＝26.10 mL c(NaOH)＝＝0.104 4 mol·L－1‎ ‎【提炼】　分析计算中有效数字的处理 ‎(1)有效数字 ‎①在分析工作中实际能测量到的数字就称为有效数字。‎ ‎②在记录有效数字时，规定只允许数的末位欠准，而且只能上下差1。‎ ‎(2)有效数字修约规则 用“四舍六入五成双”规则舍去过多的数字。即当尾数≤4时，则舍；尾数≥6时，则入；尾数等于5时，若5前面为偶数则舍，为奇数时则入。当5后面还有不是零的任何数时，无论5前面是偶还是奇皆入。‎ 例如：将下面左边的数字修约为三位有效数字 ‎2．324→2.32　2.325→2.32　2.326→2.33　2.335→2.34　2.325 01→2.33‎ ‎ ‎ ‎(3)有效数字运算法则 ‎①在加减法运算中，每数及它们的和或差的有效数字的保留，以小数点后面有效数字位数最少的为标准。在加减法中，因是各数值绝对误差的传递，所以结果的绝对误差必须与各数中绝对误差最大的那个相当。‎ 例如：2.037 5＋0.074 5＋39.54＝？，39.54是小数点后位数最少的，在这三个数据中，它的绝对误差最大，为±0.01，所以应以39.54为准，其他两个数字亦要保留小数点后第二位，因此三个数计算应为2.04＋0.07＋39.54＝41.65。‎ ‎②在乘除法运算中，每数及它们的积或商的有效数字的保留，以每数中有效数字位数最少的为标准。在乘除法中，因是各数值相对误差的传递，所以结果的相对误差必须与各数中相对误差最大的那个相当。‎ 例如：13.92×0.011 2×1.972 3＝？，0.011 2是三位有效数字，位数最少，它的相对误差最大，所以应以0.011 2的位数为准，即：13.9×0.011 2×1.97≈0.307。‎ ‎【例5】　环境监测测定水中溶解氧的方法是：‎ ‎①量取a mL水样，迅速加入固定剂MnSO4溶液和碱性KI溶液(含KOH)，立即塞好瓶塞，反复振荡，使之充分反应，其反应式为：2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2(该反应极快)。‎ ‎②测定：开塞后迅速加入1～2 mL浓硫酸(提供H＋)，使之生成I2，再用b mol/L的Na2S2O3溶液滴定(以淀粉为指示剂)，消耗V mL。有关反应式为：‎ MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O　I2＋2S2O===2I－＋S4O。‎ 试回答：‎ ‎(1)水中溶解氧的计算式是(以g/L为单位)________________。‎ ‎(2)滴定(I2和S2O反应)以淀粉为指示剂，终点时溶液由________色变为________色。‎ ‎(3)测定时，滴定管经蒸馏水洗涤后即加滴定剂Na2S2O3溶液，导致测定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ ‎(4)记录测定结果时，滴定前仰视刻度线，滴定到达终点时又俯视刻度线，将导致滴定结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ ‎【解析】　(1)根据反应：2Mn2＋＋O2＋4OH－===2MnO(OH)2，MnO(OH)2＋2I－＋4H＋===Mn2＋＋I2＋3H2O，I2＋2S2O===2I－＋S4O 可知关系式：O2～2MnO(OH)2～2I2～4S2O ‎ 32 g 4 mol ‎ m b mol/L×V mL×10－3L/mL 解得m＝8bV×10－3 g，则1 L水样含氧气质量为＝g/L。‎ ‎(2)碘单质使淀粉变蓝色，当滴入Na2S2O3到终点后溶液中I2被消耗完毕，蓝色消失。‎ ‎(3)盛放标准液的滴定管若水洗后没有润洗，则标准液被稀释导致其浓度变稀，代入公式c待＝则c待偏低。‎ ‎(4)滴定管正确读数(虚线部分)和错误读数(实线部分)如图所示。若开始仰视读数，滴定结束时俯视读数，则读数比实际值低，最终计算结果偏低。‎ ‎【答案】　(1) g/L　(2)蓝　无　(3)偏高　(4)偏低 ‎【提炼】　实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解的方法，称为“关系式”法。关系式法常常应用于多步进行的连续反应。在多步反应中，第一步反应的产物，即是下一步反应的反应物。根据化学方程式，每一步反应的反应物和生成物之间有一定的量的关系，即物质的量之比是一定的。利用关系式法通常使计算变得更加简单。‎