2021届一轮复习（人教版）中和滴定的拓展应用学案

2021届一轮复习（人教版）中和滴定的拓展应用学案

中和滴定的拓展应用 ‎1.氧化还原滴定 ‎(1)原理:以氧化剂或还原剂为滴定剂,直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质,或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质。‎ ‎(2)试剂:常见用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;常见用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。‎ ‎(3)指示剂:氧化还原滴定的指示剂有三类:‎ ‎①氧化还原指示剂;‎ ‎②专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝;‎ ‎③自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为浅红色。‎ ‎(4)实例:‎ ‎①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液:‎ 原理:2Mn+6H++5H2C2O410CO2↑+2Mn2++8H2O。‎ 指示剂:酸性KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外选择指示剂,当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变浅红色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点。‎ ‎②Na2S2O3溶液滴定碘液 原理:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。‎ 指示剂:用淀粉作指示剂,当滴入最后一滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明到达滴定终点。‎ ‎2.沉淀滴定 ‎(1)概念:沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-浓度。‎ ‎(2)原理:沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以Cr为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。‎ ‎3.常见类型 ‎(1)连续反应型:A发生反应生成B,再用C滴定B。‎ 解题思路:利用化学(或离子)方程式找出A与C之间的关系式,进行计算和误差分析。‎ ‎(2)过量试剂型:向A中加入过量的B,再用C滴定过量的B。‎ 解题思路:由C求出过量的B,进一步求出与A反应的B,进行计算和误差分析。‎ ‎【典例】(1)(2019·全国卷Ⅱ·26节选)立德粉ZnS·BaSO4(也称锌钡白),是一种常用白色颜料。回答下列问题:‎ 成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取 ‎25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S22I-+S4。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为　　　　,样品中S2-的含量为　　　　　(写出表达式)。 ‎ ‎(2)利用间接酸碱滴定法可测定Ba2+的含量,实验分两步进行。‎ 已知:2Cr+2H+Cr2+H2O　Ba2++CrBaCrO4↓‎ 步骤Ⅰ:移取x mL一定浓度的Na2CrO4溶液于锥形瓶中,加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V0 mL。‎ 步骤Ⅱ:移取y mL BaCl2溶液于锥形瓶中,加入x mL与步骤Ⅰ相同浓度的Na2CrO4溶液,待Ba2+完全沉淀后,再加入酸碱指示剂,用b mol·L-1盐酸标准液滴定至终点,测得滴加盐酸的体积为V1 mL。‎ 滴加盐酸标准液时应使用酸式滴定管,“0”刻度位于滴定管的　　　　(填“上方”或“下方”)。BaCl2溶液的浓度为　　　　 mol·L-1,若步骤Ⅱ中滴加盐酸时有少量待测液溅出,Ba2+浓度测量值将　　　　(填“偏大”或“偏小”)。 ‎ ‎【审题流程】透过材料看本质,联系旧知解新题 ‎【解析】(1)滴定终点时,I2被消耗完,溶液颜色由浅蓝色变为无色。由反应式为I2+2S22I-+S4可知,与Na2S2O3溶液反应的n1(I2)=×0.100 0×,则与S2-反应的n2(I2)=×0.100 0-n1(I2)= (mol),由电子守恒可知S2-～ I2,则样品中S2-的含量为×100%。‎ ‎(2)由方程式2Cr+2H+Cr2+H2O知,步骤Ⅰ中加入的Cr的总物质的量为b mol·L-1×L= mol。‎ 步骤Ⅱ中,加入BaCl2充分反应后,剩余的Cr的物质的量为b mol·L-1×‎ ‎ L= mol,与Ba2+反应的Cr的物质的量为 mol- mol ‎= mol,由方程式Ba2++CrBaCrO4↓得,n(Ba2+)=n(Cr),所以BaCl2的浓度:c(BaCl2)== mol·L-1。若步骤Ⅱ中滴加盐酸时,有少量待测液溅出,造成V1的用量减小,所以的测量值将偏大。‎ 答案:(1)浅蓝色至无色 ‎×100%‎ ‎(2)上方　　偏大 ‎【延伸探究】(1)若上题(1)中滴定时有Na2S2O3溶液滴在锥形瓶外面,则样品中S2-的含量将如何变化?‎ 提示:偏小。“Na2S2O3溶液滴在锥形瓶外面”即测出的I2的量增加,则与S2-反应的I2的量偏小。‎ ‎(2)上题(2)中能否直接利用Na2CrO4溶液直接滴定BaCl2溶液,测定Ba2+的含量?‎ 提示:不能。无法判断滴定终点(不再产生沉淀的时刻)。‎ ‎1.难溶物CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。 ‎ 取a g CuCl产品,先加入足量FeCl3溶液使其完全溶解,再稀释到100 mL。从中取出25.00 mL,用c mol·L-1 Ce(SO4)2标准液滴定至终点[Ce(SO4)2被还原为Ce3+];如此滴定三次,平均消耗标准液的体积为V mL。请写出产品溶于FeCl3溶液的离子方程式:　　　　　　　　　　　　;产品中CuCl的质量分数为　　　　(用含字母的式子表示)。 ‎ ‎【解析】根据题意CuCl被FeCl3氧化成CuCl2,Fe3+被还原成Fe2+,反应的离子方程式为CuCl+Fe3+Cu2++Cl-+Fe2+。题中发生的反应有CuCl+Fe3+Cu2++Cl-+Fe2+、Ce4++Fe2+Fe3++Ce3+,则CuCl～ Ce4+,产品中n(CuCl)= mol×=‎ ‎ mol,产品中CuCl的质量分数为99.5 g·mol-1× mol÷a g×100%=‎ ‎×100%。‎ 答案:Fe3++CuClFe2++Cu2++Cl-‎ ‎×100%‎ ‎2.莫尔法是一种沉淀滴定法,以K2CrO4为指示剂,用标准硝酸银溶液滴定待测液,测定溶液中Cl-的浓度。已知:‎ 银盐 性质 AgCl AgBr AgCN Ag2CrO4‎ AgSCN 颜色 白 浅黄 白 砖红 白 溶解度/‎ ‎(mol·L-1)‎ ‎1.34×‎ ‎10-6‎ ‎7.1×‎ ‎10-7‎ ‎1.1×‎ ‎10-8‎ ‎6.5×‎ ‎10-5‎ ‎1.0×‎ ‎10-6‎ ‎(1)滴定终点的现象是 　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可选为滴定指示剂的是　　　　(填字母序号)。 ‎ A.NaCl　　　B.BaBr2　　　C.Na2CrO4‎ ‎【解析】沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以Cr为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶的缘故。‎ 答案:(1)滴入最后一滴标准液时,生成砖红色沉淀且半分钟不溶解　(2)C ‎3.钒基固溶体合金是一类重要的贮氢材料。某课外小组采用廉价原料NH4VO3、TiO2和Fe2O3,制出含VO2+、TiO2+和Fe3+的金属盐溶液,然后选择氨水作沉淀剂进行共沉淀反应,对共沉淀物[含VO(OH)2、Ti(OH)4、Fe(OH)3]进行煅烧还原制备合金样品。制备共沉淀物的装置如图: ‎ ‎(1)实验中用浓氨水配制500 mL 2 mol·L-1的稀氨水,需用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管和　　　　。 ‎ ‎(2)装置B的作用是　　　　　　　。 ‎ ‎(3)制备VO2+时,用草酸将V还原得VO2+。若把草酸改为盐酸,也能得到VO2+,但会产生一种有毒气体,该反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)反应过程需控制温度为60 ℃,三颈烧瓶的加热方式是　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)往三颈烧瓶中滴加含金属离子的混合液,得悬浊液,取出充分沉降。‎ ‎①检测上层清液是否含Fe3+的实验方案是　　　　。 ‎ ‎②经过滤、无水乙醇洗涤、低温干燥,得共沉淀物。使用无水乙醇洗涤的优点是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(6)将(5)所得共沉淀物煅烧并还原后得钒基固溶体合金。为测定产品中铁的质量分数,取50.60 g产品溶于足量稀硫酸(其中V、Ti不溶),过滤,将滤液配成250.00 mL,取25.00 mL溶液,用0.100 0 mol·L-1酸性KMnO4溶液滴定,‎ 进行平行实验后,平均消耗KMnO4溶液的体积为20.00 mL,则产品中铁的质量分数为　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)用浓氨水配制500 mL 2 mol·L-1的稀氨水,计算后量取、溶解、冷却、转移到500 mL容量瓶中定容,则需用到的玻璃仪器有烧杯、胶头滴管和 ‎500 mL容量瓶、玻璃棒、量筒。‎ ‎(2)装置B的作用是吸收尾气中的氨气并防止倒吸。‎ ‎(3)由信息可知盐酸将V还原得VO2+,还生成氯气,由电子、电荷及原子守恒可知离子反应为2V+4H++2Cl-2VO2++2H2O+Cl2↑。‎ ‎(4)反应过程需控制温度为60 ℃,三颈烧瓶的加热方式是60 ℃水浴加热。‎ ‎(5)①检测上层清液是否含Fe3+的实验方案是取少量上层清液加入KSCN溶液,观察溶液是否变成血红色。‎ ‎②使用无水乙醇洗涤的优点是乙醇易挥发容易干燥、减少洗涤时因固体溶解造成的损失。‎ ‎(6)由5Fe2++Mn+8H+Mn2++5Fe3++4H2O及原子守恒可知5Fe～ 5Fe2+～ Mn,则产品中铁的质量分数为×100%≈11.07%。‎ 答案:(1)500 mL容量瓶、玻璃棒、量筒 ‎(2)吸收尾气中的氨气并防止倒吸 ‎(3)2V+4H++2Cl-2VO2++2H2O+Cl2↑‎ ‎(4)60 ℃水浴加热 ‎(5)①取少量上层清液加入KSCN溶液,观察溶液是否变成血红色 ‎②乙醇易挥发容易干燥、减少洗涤时因固体溶解造成的损失　(6)11.07%‎ ‎【加固训练】‎ ‎1.用沉淀滴定法快速测定NaI等碘化物溶液中c(I-),实验过程包括准备标准溶液和滴定待测溶液。‎ Ⅰ.准备标准溶液 a.准确称取AgNO3基准物4.246 8 g(0.025 0 mol)后,配制成250 mL标准溶液,放在棕色试剂瓶中避光保存,备用。‎ b.配制并标定100 mL 0.100 0 mol·L-1 NH4SCN标准溶液,备用。‎ Ⅱ.滴定的主要步骤 a.取待测NaI溶液25.00 mL于锥形瓶中。‎ b.加入25.00 mL 0.100 0 mol·L-1 AgNO3溶液(过量),使I-完全转化为AgI沉淀。‎ c.加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂。‎ d.用0.100 0 mol·L-1 NH4SCN溶液滴定过量的Ag+,使其恰好完全转化为AgSCN沉淀后,体系出现淡红色,停止滴定。‎ e.重复上述操作两次,三次测定数据如下表:‎ 实验序号 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 消耗NH4SCN标准溶液体积/mL ‎10.24‎ ‎10.02‎ ‎9.98‎ f.数据处理。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)将称得的AgNO3配制成标准溶液,所使用的仪器除烧杯和玻璃棒外还有 ‎　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)AgNO3标准溶液放在棕色试剂瓶中避光保存的原因是 　　　　　。 ‎ ‎(3)滴定应在pH<0.5的条件下进行,其原因是 　　　　　　　。 ‎ ‎(4)b和c两步操作是否可以颠倒　　　　,说明理由　 　　　　　。 ‎ ‎(5)所消耗的NH4SCN标准溶液平均体积为　　　　　　 mL,测得c(I-)=‎ ‎　　　　 mol·L-1。 ‎ ‎(6)在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步,应进行的操作为 　　　。 ‎ ‎(7)判断下列操作对c(I-)测定结果的影响(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。‎ ‎①若在配制AgNO3标准溶液时,烧杯中的溶液有少量溅出,则测定结果　　　　。 ‎ ‎②若在滴定终点读取滴定管刻度时,俯视标准液液面,则测定结果　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)配制250 mL AgNO3标准溶液要用250 mL容量瓶、胶头滴管、烧杯和玻璃棒。(2)AgNO3见光易分解,因此AgNO3标准溶液要放在棕色试剂瓶中避光保存。(3)本实验用NH4Fe(SO4)2溶液作指示剂,Fe3+水解会影响滴定终点的判断,为了抑制Fe3+的水解,滴定应在pH<0.5的条件下进行。(4)若操作颠倒,指示剂中含有的Fe3+会与待测液中的I-反应,使指示剂耗尽,无法指示滴定终点。(5)观察三次实验数据知,第1次数据与后两次实验数据相差较大,应舍去;第2次和第3次实验数据求平均值得消耗NH4SCN标准溶液平均体积为10.00 mL;由Ag++I-‎ AgI↓、Ag++SCN-AgSCN↓知,c(I-)=‎ ‎=0.060 0 mol·L-1。(6)滴定管装入溶液之前必须用待装溶液润洗,故在滴定管中装入NH4SCN标准溶液的前一步为用NH4SCN标准溶液润洗滴定管。(7)①配制AgNO3标准溶液时烧杯中的溶液溅出,则配制的AgNO3标准溶液浓度偏小,滴定时消耗NH4SCN溶液偏少,测定的c(I-)偏高;②滴定终点时俯视读数,由于滴定管刻度“上小下大”,故读数偏小,代入计算式的NH4SCN标准溶液体积偏小,测定的c(I-)偏高。‎ 答案:(1)250 mL(棕色)容量瓶、胶头滴管 ‎(2)避免AgNO3见光分解 ‎(3)防止因Fe3+的水解而影响滴定终点的判断(或抑制Fe3+的水解)‎ ‎(4)否(或不能)　若颠倒,Fe3+与I-反应,指示剂耗尽,无法判断滴定终点 ‎(5)10.00　0.060 0‎ ‎(6)用NH4SCN标准溶液进行润洗 ‎(7)①偏高　②偏高 ‎2.甲醛是深受关注的有机化合物。甲醛含量的测定有多种方法,例如:在调至中性的亚硫酸钠溶液中加入甲醛水溶液,经充分反应,产生的氢氧化钠的物质的量与甲醛的物质的量相等,然后用已知浓度的硫酸滴定氢氧化钠。‎ 完成下列填空:‎ ‎(1)将4.00 mL甲醛水溶液加入经调至中性的亚硫酸钠溶液中,充分反应后,用浓度为1.100 mol·L-1的硫酸滴定,至终点时耗用硫酸20.00 mL。甲醛水溶液的浓度为　　　　 mol·L-1。 ‎ ‎(2)上述滴定中,若滴定管规格为50 mL,甲醛水溶液取样不能超过　　　　 mL。 ‎ ‎(3)工业甲醛含量测定的另一种方法:在甲醛水溶液中加入过氧化氢,将甲醛氧化成甲酸,然后用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定。‎ HCHO+H2O2HCOOH+H2O NaOH+HCOOHHCOONa+H2O 已知H2O2能氧化甲酸生成二氧化碳和水。‎ 如果H2O2用量不足,会导致甲醛含量的测定结果　　　　(选填“偏高”“偏低”或“不受影响”),因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; ‎ 如果H2O2过量,会导致甲醛含量的测定结果　　　　　　　　(选填“偏高”“偏低”或“不受影响”),因为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)甲醛和新制氢氧化铜的反应显示了甲醛的还原性,发生反应的化学方程式通常表示如下:‎ HCHO+2Cu(OH)2HCOOH+Cu2O↓+2H2O 若向足量新制氢氧化铜中加入少量甲醛,充分反应,甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐,设计一个简单实验验证这一判断。‎ ‎①主要仪器:试管　酒精灯 ‎②可供选用的试剂:硫酸铜溶液　甲醛　甲酸　氢氧化钠溶液 ‎【解析】(1)结合题中信息可得关系式:2HCHO～ 2NaOH～ H2SO4,故4 mL甲醛溶液中所含n(HCHO)=1.100 mol·L-1×0.020 L×2=0.044 mol,故该甲醛溶液的浓度为0.044 mol÷0.004 L=11 mol·L-1。(2)结合前面数据可知,若取10.00 mL甲醛,滴定时需消耗50.00 mL硫酸,滴定管量取液体体积不能超过其最大量程,因此若滴定管规格是50 mL,则所取甲醛溶液的体积不能超过10.00 mL。(3)若H2O2的量偏少,则甲醛没能完全被氧化为甲酸,造成消耗NaOH的量减少,使测定结果偏低;若H2O2过量,部分HCOOH被氧化为CO2逸出,使得滴定时消耗NaOH的量减少,测定结果偏低。(4)因甲酸或甲酸盐的分子结构中还含有醛基,仍可继续与新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下发生反应得到红色的Cu2O沉淀,因此可利用该原理设计实验验证。‎ 答案:(1)11.0　(2)10.00‎ ‎(3)偏低　甲醛没能全部被氧化　偏低　部分HCOOH被氧化成CO2逸出 ‎(4)向氢氧化钠溶液中滴入硫酸铜溶液,振荡,然后加入甲酸,加热至沸腾。如果出现红色沉淀,说明甲醛的氧化产物不是甲酸或甲酸盐(合理即可)‎