2020年高中化学 专题6 物质的定量分析 课题一 食醋总酸含量的测定教学案 苏教版选修6

2020年高中化学 专题6 物质的定量分析 课题一 食醋总酸含量的测定教学案 苏教版选修6

课题一　食醋总酸含量的测定 ‎　【学考报告】‎ 知识条目 加试要求 ‎①移液管、滴定管的使用方法 ‎②中和滴定原理和基本操作 ‎③酸碱滴定中指示剂的选择方法 ‎④用滴定法测定液体试样中的总酸(或总碱)‎ ‎⑤中和滴定实验的数据处理和误差的简单分析 b b b b c 一、中和滴定原理 ‎1．食醋的总酸含量及其测定 食醋的酸味主要来自其中的醋酸等有机酸。食醋总酸含量是指每100 mL食醋中含酸(以醋酸计)的质量，也称食醋的酸度。国家标准规定酿造食醋总酸含量不得低于‎3.5 g/100 mL。‎ 利用滴定分析法，用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定待测食醋样品溶液，如果测量出恰好中和时二者的体积，可测定食醋的总酸含量。滴定时反应的化学方程式是NaOH＋CH3COOH===CH3COONa＋H2O。‎ ‎2．酸碱中和滴定过程中的pH的变化 用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定0.100 0 mol·L－1 CH3COOH溶液(20.00 mL)时，滴定过程中溶液pH的变化情况：‎ 在滴定开始时，pH升高缓慢。当加入的NaOH溶液的体积由19.98 mL(非常接近完全反应)增加到20.02 mL时(约1滴)，pH出现突变，由7.74增加到9.70，这种pH突变称为滴定突跃。根据这一pH的变化，我们可以选择在微碱性的溶液中变色的指示剂(如酚酞)作为本实验的指示剂。‎ - 7 -‎ ‎3．酸碱中和滴定指示剂的选择 原则：变色要明显、灵敏，且指示剂的变色范围要尽可能与恰好完全反应时的pH接近。因此 ‎(1)强酸强碱相互滴定，可选用甲基橙或酚酞。‎ ‎(2)若反应生成强酸弱碱盐溶液呈酸性，则选用酸性变色范围的指示剂(如甲基橙)；若反应生成强碱弱酸盐，溶液呈碱性，则选用碱性变色范围的指示剂(如酚酞)。‎ ‎(3)石蕊溶液因颜色变化不明显(紫色与蓝色不易辨别)，且变色范围过宽，一般不作滴定指示剂。‎ ‎(4)常用的指示剂本身多是弱酸或弱碱。为了使指示剂的变色不发生异常导致误差，中和滴定时指示剂的用量不可过多，一般用2～3滴。‎ 思考1：何为滴定终点？如何根据指示剂的颜色变化判断滴定终点？‎ 提示　把指示剂恰好变色的这一点称为滴定终点。通常根据指示剂颜色的变化来确定滴定终点，即滴入最后一滴标准液，溶液变色后，半分钟内不复原。‎ 指示剂操作 酚酞 甲基橙 强碱滴定强酸 无色变为浅红色 橙色变为黄色 强酸滴定强碱 浅红色变为无色 黄色变为橙色 二、课题方案设计 ‎1．配制待测食醋溶液 用25 mL移液管吸取市售食醋25 mL，置于250 mL容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀即得待测食醋溶液。‎ ‎2．把滴定样品溶液装入酸式滴定管 将酸式滴定管洗净后，每次用3～4 mL待测食醋溶液润洗3次，然后加待测食醋溶液，使液面高于“0”刻度。把滴定管夹在滴定管夹上(活塞把向右)，轻轻转动活塞，放出少量酸液，使尖嘴内充满酸液，并使液面达到“0”刻度或“0”刻度以下。静置1～2 min，读取刻度数据(应读到小数点后面两位数字)，记录为待测食醋体积的初读数。‎ ‎3．把标准NaOH溶液装入碱式滴定管 将碱式滴定管洗净后，每次用3～4 mL NaOH标准溶液润洗3次，然后加入NaOH标准溶液，用如图所示的方法排除橡皮管内的气泡后，使液面位于“0”刻度或“0”刻度以下 - 7 -‎ ‎。静置后，读取刻度数据，记录为氢氧化钠标准溶液体积的初读数。‎ ‎4．取待测食醋溶液 从酸式滴定管中放出V mL(V值在25.00左右)待测食醋到洗净的锥形瓶中，加2～3滴酚酞溶液。读取滴定管中食醋的刻度数据，记录为待测食醋体积的终读数。‎ ‎5．用NaOH标准溶液滴定待测食醋溶液 将盛有待测食醋的锥形瓶置于碱式滴定管下，挤压碱式滴定管的玻璃球，使滴定管内的NaOH标准溶液滴入锥形瓶中，边加边摇动锥形瓶。将要到达终点时应减慢加入碱 液的速度，当溶液的颜色变为粉红色且在半分钟内不褪色，即达到滴定终点。静置后，读取NaOH标准溶液的刻度数据，记录为NaOH标准溶液体积的终读数。‎ ‎6．数据处理 依据实验记录数据计算每次测得的食醋中醋酸的质量 m(CH3COOH)＝c(NaOH)·V(NaOH)·M(CH3COOH)，‎ 则100 mL食醋中所含醋酸的质量为：‎ m′(CH3COOH)＝c(NaOH)·V(NaOH)·M(CH3COOH)××，‎ 根据3次接近的平行测定值，可计算食醋中的总酸含量的平均值。‎ 思考2：酸碱恰好中和反应时就是滴定终点吗？此时溶液一定显中性吗？‎ 提示　滴定终点是指酸碱中和反应时指示剂颜色恰好变化的点，不一定就是酸碱恰好中和时的点(但在误差允许范围之内)，此时溶液不一定显中性，如NaOH与CH3COOH恰好中和时溶液显碱性。‎ 点拨一、滴定管和移液管的使用 ‎1．滴定管及其使用 ‎(1)滴定管的优点是易于控制所滴加液体的流量、读数比较精确，滴定管的最小刻度为0.1 mL，可估读到0.01 mL(如20.18 mL，最后一位是估计值)。‎ ‎(2)中和滴定中使用的滴定管分酸式和碱式两种，使用时不能混用。酸式滴定管还可用于盛其他酸性或具有强氧化性的物质，碱式滴定管还能用于盛装其他碱性物质。‎ ‎(3)中和滴定中有关仪器的洗涤。滴定管在使用前经检查不漏水后要进行洗涤，须先用自来水洗(必要时用特殊试剂洗)再用蒸馏水洗，然后再用待盛液润洗2～3次。但锥形瓶用蒸馏水洗净后不能再用待盛液润洗，否则将会引起误差。‎ - 7 -‎ ‎(4)要注意滴定管的刻度，0刻度在上，往下越来越大，全部容积大于它的最大刻度值，因为下端有一部分没有刻度。滴定时，所用溶液不得超过最低刻度，也不得一次滴定使用两滴定管酸(或碱)，也不得中途向滴定管中添加试剂。‎ ‎2．移液管的使用 移液管是准确量取一定体积液体的量具。吸取液体时，左手拿洗耳球，右手将移液管插入溶液中吸取，当溶液吸至标线以上时，立即用食指将管口堵住，将管尖离开液面，稍松食指使液面平稳下降，至凹液面最低处与标线相切，立即按紧管口。将移液管垂直放入稍倾斜的容器中，并使管尖与容器内壁接触，松开食指使溶液全部流出，数秒后，取出移液管(管尖残留的液体不要吹出，管上注明需吹出的例外)。移液管使用完毕后，应立即洗净，放在移液管架上。‎ 点拨二、中和滴定实验注意事项 ‎1．用NaOH溶液滴定时，实际测出的是总酸量。分析结果用含量最多的醋酸表示。‎ ‎2．由于是强碱滴定弱酸，滴定的pH突变在碱性范围内，理论上滴定终点的pH在8.7左右。通常选用酚酞为指示剂，滴至溶液呈粉红色且30 s内不褪色，表明滴定达终点。‎ ‎3．最好用白醋。若样品为颜色较深的食醋，需用蒸馏水稀释5倍以上，直到溶液颜色变得很浅、无碍于观察酚酞溶液的颜色变化为止。如果经稀释或活性炭脱色后颜色仍较深，则此品牌食醋不适于用酸碱指示剂滴定法测定酸含量。‎ ‎4．为了减小随机误差，应适当增加平行测定次数，通常平行测定三次。‎ ‎5．在一组测定数据中，若某个实验数据与其他数据相差较大，这一数据称为异常值，一般将其舍弃。为了保证测定结果的准确度，应重新滴定一次。‎ 点拨三、中和滴定中常见的误差分析(以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)‎ 步骤 操作 c(NaOH)‎ 洗涤 未用标准溶液润洗滴定管 偏高 锥形瓶用待测溶液润洗 偏高 未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管 偏低 - 7 -‎ 锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水 无影响 读数 滴定前仰视读数或滴定后俯视读数 偏低 滴定前俯视读数或滴定后仰视读数 偏高 操作 不当 滴定完毕后立即读数，半分钟后颜色又褪去 偏低 滴定前滴定管尖嘴部分有气泡 偏高 滴定过程中振荡时有液滴溅出 偏低 滴定过程中，锥形瓶内加少量蒸馏水 无影响 所配标准盐酸的物质的量浓度偏大 偏低 特别提醒　读数误差可以用画图的形式来理解和记忆。如开始读数仰视，滴定完毕读数俯视，如图Ⅰ；开始读数俯视，滴定完毕读数仰视，如图Ⅱ。‎ ‎[典例剖析]‎ 某研究性学习小组为了探究醋酸的有关性质，进行了如下实验。‎ 实验一：配制醋酸溶液 取冰醋酸配制250 mL 0.2 mol·L－1的醋酸溶液，需要用到的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、________和________。‎ 实验二：标定醋酸溶液的浓度 用0.200 0 mol·L－1的NaOH溶液对20.00 mL上述稀释后的醋酸溶液进行滴定，回答下列问题：‎ ‎(1)该滴定过程中，应选择指示剂为________，滴定终点溶液的颜色变化为________。‎ ‎(2)测定过程中下列因素会造成醋酸浓度偏高的是________。‎ A．对装有标准碱液的滴定管先仰视读数，滴定后俯视读数 B．锥形瓶装入待测酸液前先用待测液润洗 C．滴定管水洗后直接装入标准碱液 D．装待测溶液的滴定管取前尖嘴处有气泡，取后气泡消失 ‎(3)几次滴定消耗NaOH溶液的体积如下：‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ 消耗NaOH溶液的体积(mL)‎ ‎20.05‎ ‎20.00‎ ‎18.80‎ ‎19.95‎ - 7 -‎ 则该醋酸溶液的准确浓度为________mol·L－1。‎ 解析　实验一：从配制溶液的步骤联想仪器，还缺少250 mL容量瓶和胶头滴管。‎ 实验二：(1)强碱滴定弱酸为使酸反应完全应选酚酞，终点时溶液颜色由无色变为粉红色且半分钟内不褪色。(2)A项读数时先仰视，读大了，后俯视，读小了，ΔV(V2－V1)偏小，A项偏低；B项中若用待测液洗涤锥形瓶，锥形瓶壁附着的CH3COOH会多消耗NaOH，结果偏高；C项未用标准碱液润洗滴定管，造成c(NaOH)偏小，消耗V碱变大，结果偏高；D项中因气泡占有体积，造成所取CH3COOH溶液体积变小，结果偏低。(3)第3次实验误差大，舍去，求得＝20.00 mL则c(CH3COOH)＝0.200 0 mol·L－1。‎ 答案　实验一：250 mL容量瓶　胶头滴管 实验二：酚酞　无色变为粉红色　BC　0.200 0‎ ‎[跟踪训练]‎ 某工厂废水中含游离态氯，通过下列实验测定其浓度：‎ ‎①取水样10.0 mL于锥形瓶中，加入10.0 mL KI溶液(足量)，滴入指示剂2～3滴。‎ ‎②取一滴定管依次用自来水、蒸馏水洗净，然后注入0.01 mol·L－1 Na2S2O3溶液，调整液面，记下读数。‎ ‎③将锥形瓶置于滴定管下进行滴定，发生的反应为：‎ I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)步骤①加入的指示剂是_____________________________________。‎ ‎(2)步骤②应使用________式滴定管。‎ ‎(3)步骤③当待测液由________色变为________色且不再变化即达终点，若耗去Na2S2O3溶液20.0 mL，则废水中Cl2的物质的量浓度为_____________。‎ ‎(4)Cl2的实际浓度比所测浓度应________(“偏大”、“偏小”或“相等”)。‎ 解析　(1)根据“单质碘遇淀粉变蓝”知，可选用淀粉溶液作指示剂，当待测液由蓝色变为无色且半分钟内不再恢复原来颜色时，即达终点。(2)由于Na2S2O3水解使溶液呈碱性，所以Na2S2O3溶液应盛装在碱式滴定管中。(3)由“Cl2＋2KI===2KCl＋I2、I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O‎6”‎得：Cl2～2Na2S2O3，则n(Cl2)＝n(Na2S2O3)＝×0.01 mol·L－1×‎0.02 L＝1.00×10－4 mol，c(Cl2)＝＝0.01 mol·L－1。(4)由于步骤②滴定管用蒸馏水洗净后未用待测液润洗，所以测出的c(Cl2)大于实际浓度。‎ - 7 -‎ 答案　(1)淀粉溶液　(2)碱 ‎(3)蓝　无　0.01 mol·L－1　(4)偏小 - 7 -‎