2020届一轮复习人教版酸碱中和滴定学案

2020届一轮复习人教版酸碱中和滴定学案

酸碱中和滴定 ‎【考纲要求】‎ ‎ 1．初步掌握中和滴定的原理、了解实验仪器的使用方法、滴定实验的操作步骤。‎ ‎2．了解中和滴定的误差分析方法。‎ ‎3．能运用滴定原理对其他类型反应进行定性、定量分析。‎ ‎【考点梳理】‎ 考点一、中和滴定原理 ‎1、定义：用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)浓度的实验方法。‎ ‎2、原理：以一元强酸与一元强碱反应为例，C1、V1 、 C2、V2分别代表酸碱的浓度和体积，二者完全中和时存在定量关系：‎ H+ + OH- = H2O ‎ 1mol 1mol ‎ C1V1 C2V2‎ ‎ C1V1=C2V2‎ ‎ ‎ ‎ 利用以上关系，测出其中的V1或V2，即可得未知酸或碱溶液的浓度C2或C1。‎ 说明：‎ ‎（1）完全中和的含义为：nH+=nOH—，而不一定是pH=7。‎ ‎（2）其它酸碱中和都有相应的定量关系，均可利用中和滴定原理测定浓度。‎ HClNaOH ，H2SO42NaOH ，H3PO43NaOH 考点二．滴定终点的确定：‎ ‎1、指示剂的变色范围：‎ 石蕊试液　 红色　 5　　 紫色　　 8　　 蓝色 　 酚酞试液　 无色　 8.2　　 粉红　　 10　　红色 　　甲基橙　　 红色　 3.1 　 橙色　　 4.4　 黄色 ‎2、选择合适的指示剂：‎ 指示剂的变色范围与酸碱中和后的溶液的pH越接近越好，且变色要明显，一般来说，酸碱用甲基橙为佳；碱酸用酚酞为佳。若酸碱有一方是弱的，则应根据中和所得盐的pH来确定选用哪种指示剂，一般来说，强酸与弱碱用甲基橙，强碱与弱酸用酚酞。‎ 要点诠释：‎ ‎①石蕊试液不宜做中和滴定的指示剂（因变色不明显）。‎ ‎②指示剂变色的pH值范围尽可能与生成盐的水解得到溶液的pH值吻合。‎ ‎③酸碱中和滴定是利用中和反应，用已知浓度的酸（或碱）来测定未知浓度的碱（或酸）的实验方法。滴定管中装有已知物质的量浓度的酸（或碱）溶液，锥形瓶中盛放一定量未知浓度、待测定的碱（或酸）溶液，待测液中预先加有几滴酸碱指示剂，如酚酞或甲基橙。把滴定管中溶液逐滴加入到锥形瓶中，酸碱中和反应完全时，随着酸碱中和百分数的上升，溶液的pH会发生变化，对于强酸、强碱的中和，开始时由于被中和的酸或碱浓度较大，加入少量的碱或酸对其pH的影响不大。当接近滴定终点（pH=7）时，很少量（0.04 mL，约一滴）的碱或酸就会引起溶液pH突变（如右图所示）。此时指示剂明显的颜色变化表示反应已完全，即反应到达终点。这时通过滴定管中用去酸或碱的量，利用化学方程式所表示的酸碱之间的计量关系，可以算出待测碱或酸的物质的量浓度。‎ 考点三．实验用品 ‎1试剂：标准溶液、待测溶液、指示剂（酚酞试液或甲基橙）、蒸馏水。‎ ‎2.仪器：酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、烧杯、锥形瓶。‎ ‎(1)酸式滴定管(不能盛放碱液、水解呈碱性的盐溶液、氢氟酸等)‎ ‎(2)碱式滴定管(不能盛放酸性溶液和强氧化性溶液等)‎ 要点诠释：‎ ‎①滴定管读数保留小数点后两位，而量筒和托盘天平读数保留小数点后一位。‎ ‎②量取液体时滴定管和量筒的区别 ‎0刻度 平视 仰视 俯视 滴定管 上 ‎5.00‎ 偏低(＜5.00)‎ 偏高(＞5.00)‎ 量筒 无 ‎5.0‎ 偏高(＞5.0)‎ 偏低(＜5.0)‎ ‎③滴定管的尖嘴部分充满液体，但不在计量范围内；自零点将溶液放空，溶液体积大于量程。‎ ‎④读数方法：应平视，液体凹面与刻度线相切。‎ 考点四．实验操作（以标准盐酸滴定待测NaOH溶液）‎ ‎1、滴定前的准备： 　　①检查滴定管是否漏水； 　 ②润洗仪器： 　　滴定管润洗的方法：从滴定管上口倒入3～5mL盛装的溶液，倾斜着转动滴定管，使液体湿润全部滴定管内壁，然后用手控制活塞，将液体放入预置的烧杯中。 　　锥形瓶润洗的方法：只用蒸馏水洗涤，不能用待测液润洗。 　　注意：待测液一般放在锥形瓶中，也可以放在滴定管中。‎ ‎③取标准溶液：使液面在位于“0”刻度以上2～3cm处，并将滴定管固定在铁架台上。 　 ④调节起始读数：在滴定管下放一烧杯，调节活塞使滴定管尖嘴部分充满溶液，并使液面处于0或0以下某一位置，准确读数，并记录。‎ ‎⑤放出反应液：根据需要从滴定管逐滴放出一定量液体。‎ ‎2、滴定： 　　(1)、用碱式滴定管(或移液管)取一定体积（如25.00mL）待测液于锥形瓶中，滴入2～3滴指示剂。 　　(2)、用左手握活塞旋转开关，右手不断旋转振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液的颜色变化，半分钟内不褪色，记下刻度。‎ ‎　　关键：①准确测定参加反应的两种溶液的体积； 　　　　　②终点的判断：准确判断滴定终点（指示剂颜色突变），溶液颜色发生变化且在半分钟内不再变色。‎ 考点五、数据处理：‎ 按上述操作重复二次至三次，求出用去标准盐酸体积的平均值，根据计算。‎ 考点六、误差分析：‎ 以“用0.1032mol/LHCl溶液滴定未知浓度的NaOH溶液”为例分析（将待测液放入锥形瓶中） 　　已知C2=　 ‎ ‎ C1：HCl标准液浓度　, V1：HCl标准液体积 C2：NaOH待测液浓度，V2：NaOH待测液体积, 　　由于已提前量取一定体积（V2）待测液于锥形瓶中，C1是定值，所以待测液浓度C2‎ 大小取决于消耗标准液体积V1的大小。分析各种因素造成的误差，将其都归结到V1的增大或减少，只要分析V1的大小即可判断待测液浓度C2偏高或偏低。‎ 项目 操作不当 具体内容 V1的影响 C2误差 ‎1‎ 仪器洗涤 酸式滴定管未用标准盐酸洗 偏大 偏高 碱式滴定管未用NaOH溶液洗 偏小 偏低 锥形瓶用NaOH待测溶液洗 偏大 偏高 锥形瓶内壁上的NaOH溶液加水冲入瓶内 不变 无影响 ‎2‎ 气泡处理 盛标准液的滴定管滴定前有气泡，滴定后无气泡 偏大 偏高 盛标准液的滴定管滴定前无气泡，滴定后后气泡 偏小 偏低 ‎3‎ 滴定 盐酸滴出瓶外 偏大 偏高 振荡时瓶内溶液溅出 偏小 偏低 ‎4‎ 读数（标准液）‎ 前仰后平 偏小 偏低 前平后仰 偏大 偏高 前仰后俯 偏小 偏低 前俯后仰 偏大 偏高 ‎5‎ 其他 滴定终点时滴定管尖嘴悬一滴溶液 偏大 偏高 指示剂变色立即停止滴定 偏小 偏低 ‎【典型例题】‎ 类型一、仪器的使用和指示剂的选择 例1、用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度，如图，从下表中选出正确选项( )‎ ‎【答案】C D ‎ ‎【解析】因变色不明显，石蕊试液不宜做中和滴定的指示剂，排除A；甲为酸式滴定管，不能盛放碱液，排除B；用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液，即可把NaOH溶液放入碱式滴定管滴定，又可把H2SO4溶液放入酸式滴定管滴定，C、D均可。‎ ‎【总结升华】本题主要考查了滴定管的种类和形状以及指示剂的选择原则。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】已知常温、常压下，饱和CO2的水溶液的pH=3.9，则可推断用标准的盐酸溶液滴定NaHCO3水溶液时，适宜选用的指示剂及滴定终点时颜色变化的情况是( )‎ A．石蕊，由蓝变红 B．甲基橙，由橙变黄 C．酚酞，红色褪去 D．甲基橙，由黄变橙 ‎【变式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0.1000 mol / L NaOH 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 ‎【答案】D ‎ ‎【解析】NaOH与CH3COOH恰好完全反应时，生成强碱弱酸盐CH3COONa，溶液呈碱性，应选择在碱性范围内变色的指示剂。‎ 例2．（1）图Ⅰ表示10mL量筒中液面的位置，A与B，B与C刻度间相差1mL， 如果刻度A为4，量简中液体的体积是________mL。‎ ‎（2）图II表示50mL滴定管中液面的位置，如果液面处的读数是a，则滴定管中液体的体积（填代号）________。‎ A．是amL B．是（50－a)mL C．一定大于amL D．一定大于（50－a）mL ‎ ‎【答案】（1）3.2；（2）D ‎【解析】量筒零刻度在下，滴定管零刻度在上。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】有一支50mL碱式滴定管，其中盛有0.lmol·L－1 氢氧化钠溶液，液面恰好在10.00mL刻度处。把滴定管中的溶液全部流下排出，盛接在量筒中，量筒中内的溶液的体积( )‎ A．大于40.0mL B．40.0mL C．小于40.0mL D．10.0mL ‎【答案】A ‎【解析】滴定管零刻度在上，50mL刻度下端无刻度。‎ 类型二、中和滴定的操作及误差分析 例3、某学生用0.100 mol·L－1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作可分解为如下几步( )‎ A．移取20.00 mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶，并加入2～3滴酚酞；‎ B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；‎ C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管尖嘴使之充满溶液；‎ D．取标准KOH溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2 cm～3 cm；‎ E．调节液面至0或0以下刻度，记下读数；‎ F．把锥形瓶放在滴定管的下面，用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。‎ 就此实验完成填空：‎ ‎(1)正确操作步骤的顺序是(用序号字母填写)________ 。‎ ‎(2)上述B步骤操作的目的是：______________________________________。‎ ‎(3)上述A步骤操作之前，若先用待测溶液润洗锥形瓶，则滴定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。‎ ‎(4)判断到达滴定终点的实验现象是________。‎ ‎【思路点拨】酸碱中和滴定的实验操作的第一步先检查滴定管是否漏液，然后润洗滴定管。‎ ‎【答案】(1)BDCEAF　(2)洗去附着在滴定管内壁上的水，防止将标准液稀释而带来误差　(3)偏高 ‎(4)溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色 ‎【解析】(1)正确的操作顺序为：BDCEAF。‎ ‎(2)无论是盛放标准液还是待测液的滴定管都必须润洗，因为滴定管内壁上附着的蒸馏水会对放入的溶液稀释而引起测定误差。‎ ‎(3)A步骤操作之前，若先用待测液润洗锥形瓶，将使锥形瓶内壁上附着待测液，导致待测液的实际体积大于20.00 mL，最终在滴定过程中消耗的标准液偏多，使测定结果偏高。‎ ‎(4)本实验中采用酚酞作指示剂，故当溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，即达到了滴定终点。‎ ‎【总结升华】本题考查的是酸碱中和滴定的实验操作过程。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】下面是一段关于酸碱中和滴定实验操作的叙述：①取一锥形瓶，用待测NaOH溶液润洗两次；②在一锥形瓶中加入25.00 mL待测NaOH溶液；③加入几滴石蕊试剂作指示剂；④取一支酸式滴定管，洗涤干净；⑤直接往酸式滴定管中注入标准酸溶液，进行滴定；⑧左手旋转滴定管的玻璃活塞，右手不停摇动锥形瓶；⑦两眼注视着滴定管内盐酸液面下降，直至滴定终点。文中所述操作有错误的序号为( )‎ A．④⑥⑦ B．①⑤⑥⑦ C．③⑤⑦ D．①③⑤⑦‎ ‎【答案】D ‎【解析】锥形瓶不用待测液润洗，①错；石蕊变色不明显，不易观察颜色，在酸碱中和滴定时不用石蕊作指示剂，③错；滴定管使用前要用标准酸溶液润洗，⑤错；滴定过程中眼睛应观察锥形瓶中溶液颜色变化，⑦错。‎ ‎【变式2】用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时，下列实验操作会引起测定结果偏高的是( )‎ A．用天平称量NaOH固体时，将NaOH放在右盘，砝码放在左盘，并移动游码使之平衡 B．配制NaOH溶液时，将称量的NaOH固体溶于水后立即移入容量瓶，并加蒸馏水至刻度线 C．用蒸馏水洗净锥形瓶后盛入待测NaOH溶液进行滴定 D．滴定终点读取酸式滴定管数据时，俯视刻度线 ‎【答案】B ‎ ‎【解析】A实际称得的NaOH小于理论值，将导致测定结果偏低；NaOH溶解时放热，B配制的溶液的物质的量浓度大于理论值，测定结果偏高；C对测定结果没有影响；D实际读取的盐酸的体积小于实际消耗的盐酸的体积，导致测定结果偏低。‎ 类型三、中和滴定方法的应用、数据处理 例4、用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度，试根据实验回答下列问题：‎ ‎（1）准确称量8.2 g含有少量中性易溶杂质的样品，配成500 mL待测溶液。称量时，样品可放在________（填编号字母）称量。‎ A．小烧杯中 B．洁净纸片 C．托盘上 ‎（2）滴定时，用0.2000 mol·L―1的盐酸来滴定待测溶液，不可选用________（填编号字母）作指示剂。‎ A．甲基橙 B．石蕊 C．酚酞 D．甲基红 ‎（3）滴定过程中，眼睛应注视________；在铁架台上垫一张白纸，其目的是________。‎ ‎（4）根据下表数据，计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L―1，烧碱样品的纯度是________。‎ 滴定次数 待测溶液体积 ‎（mL）‎ 标准酸体积 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 ‎（5）下列实验操作会对滴定结果产生什么影响？（填“偏高”“偏低”或“无影响”）‎ ‎①观察酸式滴定管液面时，开始俯视，滴定终点平视，则滴定结果________。‎ ‎②若将锥形瓶用待测液润洗，然后再加入10.00 mL待测液，则滴定结果________。‎ ‎【答案】（1）A （2）B ‎ ‎（3）锥形瓶内溶液颜色的变化；便于观察锥形瓶内液体颜色的变化，减小滴定误差 ‎ ‎（4）0.4000 97.56% ‎ ‎（5）①偏高 ②偏高 ‎【解析】（1）称量氢氧化钠等易潮解、腐蚀性强的试剂时，样品应放在小烧杯中；（2）酸碱中和滴定时，一般应选甲基橙、酚酞等颜色变化较明显的指示剂；石蕊在酸或碱溶液中颜色比较淡，颜色变化不明显，易造成误差；（4）根据分别求第一、二次的值，再求平均值，解得c (NaOH)=0.4000 mol·L―1；（5）①中V标偏大，故c待测偏高；②中V标偏大，c待测也偏高。‎ ‎【总结升华】进行中和滴定的正确操作和误差分析时要注意：‎ ‎（1）滴定管水洗后要再用待装液润洗2～3次。‎ ‎（2）锥形瓶水洗后不再用待装液润洗。‎ ‎（3）滴定管、量筒等量器读数原则：视线与凹液面最低处相平（如右图）。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】用0.1032 mol / L ‎ HCl溶液滴定未知溶液的NaOH溶液，重复三次的实验数据如下表所示。计算滴定所测NaOH溶液，重复三次的实验数据如下表所示。计算滴定所测NaOH溶液的物质的量浓度。‎ 实验序号 ‎0.1032 mol·L－1 HCl 溶液体积／mL 待测NaOH溶液体积／mL ‎1‎ ‎27.84‎ ‎25.00‎ ‎2‎ ‎27.83‎ ‎25.00‎ ‎3‎ ‎27.85‎ ‎25.00‎ ‎【答案】滴定所测NaOH溶液的物质的量浓度是0.1149 mol / L。‎ ‎【解析】 三次滴定用去HCl溶液体积的平均值为：‎ 反应完全时，参加反应的酸、碱的物质的量有如下比例关系：‎ ‎ HCl + NaOH == NaCl + H2O ‎ 1 mol 1 mol ‎0.1032 mol / L×0.02784 L c (NaOH)×0.02500 L ‎ ‎ ‎ =0.1149 mol / L ‎【总结升华】若某次实验测得HCl 溶液体积偏差较大，则应舍去（取两次实验数据的平均值计算即可）。‎ ‎【变式2】25℃时，在25mLNaOH溶液中，逐滴加入0.2mol·L-1CH3COOH溶液，溶液pH的变化曲线如下图所示。下列分析中正确的是( )‎ A．原溶液中：c(NaOH)=0.2mol·L-1‎ B．曲线上A到B间任意一点，溶液中都有：‎ c(Na+)＞c(CH3COO-)＞c(OH-)＞c(H+)‎ C．在B点处一定有c(CH3COO-)=c(Na+)‎ D．a = 12.5 ‎ ‎【答案】C