第三章　第二节　第5课时　酸碱中和滴定曲线　氧化还原滴定法 学案 （含答案）—2023-2024学年（人教版2019）高中化学选择性必修1

第5课时　酸碱中和滴定曲线　氧化还原滴定法
[核心素养发展目标]　
1.理解酸碱中和滴定曲线。
2.理解氧化还原滴定。
一、酸碱中和滴定曲线
1．酸碱中和滴定曲线的绘制
用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1左右的HCl溶液的相关数据如下表所示：
V[NaOH(aq)]/mL 0 5.00 10.00 15.00 18.00 19.00 19.50 19.98
pH 1.00 1.22 1.48 1.84 3.12 3.60 3.90 4.30
V[NaOH(aq)]/mL 20.00 20.02 20.08 20.10 21.00 25.00 30.00 35.00
pH 7.00 9.70 10.30 10.40 11.38 12.05 12.30 12.44
请以NaOH溶液的体积为横坐标，pH为纵坐标，在坐标纸上绘制NaOH溶液滴定HCl溶液过程中，溶液pH随NaOH溶液体积变化的曲线图。
(1)由滴定曲线分析，在酸、碱中和滴定过程中，溶液的pH在接近滴定终点时有何变化？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)滴定曲线对中和滴定操作有何启示？
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2．分析酸碱中和滴定曲线
首先看横、纵坐标，搞清楚是酸加入碱中，还是碱加入酸中；其次看起点，起点可以看出酸性或碱性的强弱；再找滴定终点和中性点，判断滴定终点的酸碱性，然后确定中性点(常温下pH＝7)的位置；最后分析其他的特殊点(如滴定一半点，过量一半点等)，分析酸、碱过量情况。
1．如图是向100 mL的盐酸中逐渐加入NaOH溶液时，溶液的pH变化图像，根据图像所得结论正确的是(　　)
A．原来盐酸的物质的量浓度为0.1 mol·L－1
B．X的值为0.1
C．原来盐酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
D．X的值为0.001
2.如图曲线a和b是盐酸与氢氧化钠溶液相互滴定的滴定曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．盐酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
B．P点时恰好完全反应，溶液呈中性
C．曲线a是盐酸滴定氢氧化钠溶液的滴定曲线
D．酚酞不能用作本实验的指示剂
3．请回答有关滴定过程中的相关问题。
(1)用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定未知浓度的盐酸，滴定曲线如上图所示。
①在图中A的pH范围使用的指示剂是__________；C的pH范围使用的指示剂是________。
②下列关于上述中和滴定过程中的操作，正确的是________(填字母)。
A．用碱式滴定管量取已知浓度的烧碱溶液
B．滴定管和锥形瓶都必须用待装液润洗
C．滴定过程中始终注视锥形瓶中溶液颜色变化
D．锥形瓶中的待测液可用量筒量取
(2)如图表示用相同浓度的NaOH溶液分别滴定浓度相同的3种一元酸，由图可确定酸性最强的是________________。
4．某实验小组在常温下，用0.100 mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的HCl溶液。
已知：混合溶液的体积等于酸、碱体积相加。可根据图示计算滴定的突跃范围。
(1)该HCl溶液的浓度为___________________________________________________。
(2)若滴加20.02 mL NaOH溶液，所得溶液的pH≈9.7，试计算滴加19.98 mL NaOH溶液，所得溶液的pH＝________(保留一位小数)。
二、氧化还原滴定法
滴定操作不仅适用于酸碱中和反应，还可应用于氧化还原反应的定量测定。
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．滴定方式及应用
(1)直接滴定法：许多还原性物质Fe2＋、NO、H2O2等可用直接滴定法，如5H2O2＋2MnO＋6H＋===5O2↑＋2Mn2＋＋8H2O。
(2)返滴定法：例如，测MnO2含量时，可在H2SO4溶液中加入过量的Na2C2O4标准溶液，待与MnO2作用完毕后，用KMnO4标准液滴定过量的C2O。
MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O,2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。
(3)间接滴定法：某些非氧化性物质，可以用间接滴定法进行测定。例如，测Ca2＋含量时，先将Ca2＋沉淀为CaC2O4，再用稀硫酸将所得沉淀溶解，用KMnO4标准液滴定溶液中的H2C2O4，间接求得Ca2＋含量。
CaC2O4＋2H＋===H2C2O4＋Ca2＋，2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。
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．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。
5．实例
(1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液
原理 2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
指示剂 酸性KMnO4溶液本身呈紫红色，不用另外选择指示剂
终点 判断 当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点
(2)Na2S2O3溶液滴定含碘溶液
原理 2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI
指示剂 用淀粉作为指示剂
终点 判断 当滴入最后半滴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
6.计算依据
依据化学方程式或离子方程式或关系式列比例式，或运用原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等列式进行计算。
7．误差分析
类比酸碱中和滴定处理。
1．某兴趣小组同学用0.100 0 mol·L－1酸性高锰酸钾标准溶液滴定试样中的过氧化氢，反应原理为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。
(1)滴定达到终点的现象是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中，重复滴定四次，每次消耗酸性KMnO4标准溶液的体积如表所示：
第一次 第二次 第三次 第四次
体积/mL 17.10 18.10 18.00 17.90
计算试样中过氧化氢的浓度为_____________mol·L－1。
(3)若滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，则测定结果_____(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
2．实验室有一瓶未知浓度的Na2S2O3溶液，通过下列实验测定其浓度。
①取10.00 mL Na2S2O3溶液于锥形瓶中，滴入2～3滴指示剂。
②取一滴定管，依次查漏，洗涤，用0.01 mol·L－1 I2标准溶液润洗，然后注入该标准溶液，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。
请回答下列问题：
(1)步骤①加入的指示剂是__________________________________________________。
(2)步骤③达到滴定终点的判断：____________________________________________。
(3)已知实验数据如下表：
实验次数 开始读数/mL 结束读数/mL
1 0.10 19.20
2 1.85 20.75
3 0.00 24.06
则废水中的Na2S2O3的物质的量浓度为________。
(4)下列操作会导致测定结果偏高的是________(填字母)。
A．滴定管在装液前未用标准溶液润洗
B．滴定过程中，锥形瓶振荡得太剧烈，锥形瓶内有液滴溅出
C．装标准溶液的滴定管尖嘴部分在滴定前没有气泡，滴定终点时发现气泡
D．达到滴定终点时，仰视读数
第5课时　酸碱中和滴定曲线　氧化还原滴定法
[核心素养发展目标]　1.理解酸碱中和滴定曲线。2.理解氧化还原滴定。
一、酸碱中和滴定曲线
1．酸碱中和滴定曲线的绘制
用0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1左右的HCl溶液的相关数据如下表所示：
V[NaOH(aq)]/mL 0 5.00 10.00 15.00 18.00 19.00 19.50 19.98
pH 1.00 1.22 1.48 1.84 3.12 3.60 3.90 4.30
V[NaOH(aq)]/mL 20.00 20.02 20.08 20.10 21.00 25.00 30.00 35.00
pH 7.00 9.70 10.30 10.40 11.38 12.05 12.30 12.44
请以NaOH溶液的体积为横坐标，pH为纵坐标，在坐标纸上绘制NaOH溶液滴定HCl溶液过程中，溶液pH随NaOH溶液体积变化的曲线图。
答案
(1)由滴定曲线分析，在酸、碱中和滴定过程中，溶液的pH在接近滴定终点时有何变化？
提示　pH发生突变。
(2)滴定曲线对中和滴定操作有何启示？
提示　在pH发生突变的范围内，滴加很少的酸(或碱)，溶液的pH就有很大的变化，能使指示剂的颜色变化明显，有利于确定滴定终点。
2．分析酸碱中和滴定曲线
首先看横、纵坐标，搞清楚是酸加入碱中，还是碱加入酸中；其次看起点，起点可以看出酸性或碱性的强弱；再找滴定终点和中性点，判断滴定终点的酸碱性，然后确定中性点(常温下pH＝7)的位置；最后分析其他的特殊点(如滴定一半点，过量一半点等)，分析酸、碱过量情况。
1.如图是向100 mL的盐酸中逐渐加入NaOH溶液时，溶液的pH变化图像，根据图像所得结论正确的是(　　)
A．原来盐酸的物质的量浓度为0.1 mol·L－1
B．X的值为0.1
C．原来盐酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
D．X的值为0.001
答案　A
解析　原盐酸的pH＝1，则c(HCl)＝0.1 mol·L－1，A项正确、C项错误；滴定终点时加入的NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.01 mol，B、D项错误。
2.如图曲线a和b是盐酸与氢氧化钠溶液相互滴定的滴定曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．盐酸的物质的量浓度为1 mol·L－1
B．P点时恰好完全反应，溶液呈中性
C．曲线a是盐酸滴定氢氧化钠溶液的滴定曲线
D．酚酞不能用作本实验的指示剂
答案　B
解析　当曲线a所表示的中和反应刚开始时，溶液的pH＝1，说明原溶液是盐酸，所以曲线a表示的是氢氧化钠溶液滴定盐酸的滴定曲线，故c(HCl)＝c(H＋)＝0.1 mol·L－1，A、C项错误；P点时二者恰好完全中和，生成氯化钠，则溶液呈中性，B项正确；甲基橙的变色范围是3.1～4.4，酚酞的变色范围是8.2～10.0，且变色现象较明显，所以该中和滴定实验可以用酚酞或甲基橙作指示剂，D项错误。
3．请回答有关滴定过程中的相关问题。
(1)用已知浓度的氢氧化钠溶液滴定未知浓度的盐酸，滴定曲线如图所示。
①在图中A的pH范围使用的指示剂是__________；C的pH范围使用的指示剂是________。
②下列关于上述中和滴定过程中的操作，正确的是________(填字母)。
A．用碱式滴定管量取已知浓度的烧碱溶液
B．滴定管和锥形瓶都必须用待装液润洗
C．滴定过程中始终注视锥形瓶中溶液颜色变化
D．锥形瓶中的待测液可用量筒量取
(2)如图表示用相同浓度的NaOH溶液分别滴定浓度相同的3种一元酸，由图可确定酸性最强的是________________。
答案　(1)①酚酞　甲基橙　②AC　(2)③
解析　(1)①A中pH变化范围在8.2～10左右，指示剂为酚酞，C中pH变化范围在3.1～4.4左右，指示剂为甲基橙。②考查中和滴定基本常识，锥形瓶不能用待装液润洗，B错；为保证实验的准确性，待测液不能用量筒量取，D错。(2)浓度相同的3种一元酸，③的pH最小，说明酸性最强。
4．某实验小组在常温下，用0.100 mol·L－1的NaOH溶液滴定20.00 mL未知浓度的HCl溶液。
已知：混合溶液的体积等于酸、碱体积相加。可根据图示计算滴定的突跃范围。
(1)该HCl溶液的浓度为________。
(2)若滴加20.02 mL NaOH溶液，所得溶液的pH≈9.7，试计算滴加19.98 mL NaOH溶液，所得溶液的pH＝________(保留一位小数)。
答案　(1)0.100 mol·L－1　(2)4.3
解析　(1)20.00 mL 0.100 mol·L－1的NaOH溶液和20.00 mL HCl溶液恰好完全反应：NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，则该HCl溶液的物质的量浓度等于NaOH溶液的物质的量浓度，为0.100 mol·
L－1。
(2)由于NaOH溶液和HCl溶液均为0.100 mol·L－1，氢氧化钠溶液中的氢氧根离子和等体积HCl溶液中的氢离子物质的量相等，若滴加19.98 mL NaOH溶液到20.00 mL HCl溶液中，则所得溶液含氯化钠和HCl，混合溶液中n(H＋)＝(20.00 mL－19.98 mL)×10－3 L·mL－1
×0.100 mol·L－1，则混合溶液中c(H＋)＝，pH＝－lg ，pH≈4.3。
二、氧化还原滴定法
滴定操作不仅适用于酸碱中和反应，还可应用于氧化还原反应的定量测定。
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．滴定方式及应用
(1)直接滴定法：许多还原性物质Fe2＋、NO、H2O2等可用直接滴定法，如5H2O2＋2MnO＋6H＋===5O2↑＋2Mn2＋＋8H2O。
(2)返滴定法：例如，测MnO2含量时，可在H2SO4溶液中加入过量的Na2C2O4标准溶液，待与MnO2作用完毕后，用KMnO4标准液滴定过量的C2O。
MnO2＋C2O＋4H＋===Mn2＋＋2CO2↑＋2H2O,2MnO＋5C2O＋16H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。
(3)间接滴定法：某些非氧化性物质，可以用间接滴定法进行测定。例如，测Ca2＋含量时，先将Ca2＋沉淀为CaC2O4，再用稀硫酸将所得沉淀溶解，用KMnO4标准液滴定溶液中的H2C2O4，间接求得Ca2＋含量。
CaC2O4＋2H＋===H2C2O4＋Ca2＋，2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。
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．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。
5．实例
(1)酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液
原理 2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===10CO2↑＋2Mn2＋＋8H2O
指示剂 酸性KMnO4溶液本身呈紫红色，不用另外选择指示剂
终点判断 当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后，溶液由无色变为浅红色，且半分钟内不褪色，说明到达滴定终点
(2)Na2S2O3溶液滴定含碘溶液
原理 2Na2S2O3＋I2===Na2S4O6＋2NaI
指示剂 用淀粉作为指示剂
终点判断 当滴入最后半滴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
6.计算依据
依据化学方程式或离子方程式或关系式列比例式，或运用原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等列式进行计算。
7．误差分析
类比酸碱中和滴定处理。
1．某兴趣小组同学用0.100 0 mol·L－1酸性高锰酸钾标准溶液滴定试样中的过氧化氢，反应原理为2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑。
(1)滴定达到终点的现象是________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)用移液管吸取25.00 mL试样置于锥形瓶中，重复滴定四次，每次消耗酸性KMnO4标准溶液的体积如表所示：
第一次 第二次 第三次 第四次
体积/mL 17.10 18.10 18.00 17.90
计算试样中过氧化氢的浓度为________ mol·L－1。
(3)若滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，则测定结果________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案　(1)当滴入最后半滴标准液后，锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫红色，且30 s内溶液不褪色　(2)0.180 0　(3)偏高
解析　(1)滴定达到终点的现象是当滴入最后半滴标准液后，锥形瓶内溶液颜色恰好由无色变为浅紫红色，且30 s内溶液不褪色。(2)由于第一次数据误差过大，故舍去；根据反应2MnO＋5H2O2＋6H＋===2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑，分别求出其他三次的c(H2O2)，最后求出c(H2O2)的平均值。(3)滴定前尖嘴中有气泡，滴定后消失，导致读取的消耗的标准液的体积偏大，测定结果偏高。
2．实验室有一瓶未知浓度的Na2S2O3溶液，通过下列实验测定其浓度。
①取10.00 mL Na2S2O3溶液于锥形瓶中，滴入2～3滴指示剂。
②取一滴定管，依次查漏，洗涤，用0.01 mol·L－1 I2标准溶液润洗，然后注入该标准溶液，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。
请回答下列问题：
(1)步骤①加入的指示剂是________。
(2)步骤③达到滴定终点的判断：___________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)已知实验数据如下表：
实验次数 开始读数/mL 结束读数/mL
1 0.10 19.20
2 1.85 20.75
3 0.00 24.06
则废水中的Na2S2O3的物质的量浓度为________。
(4)下列操作会导致测定结果偏高的是__________(填字母)。
A．滴定管在装液前未用标准溶液润洗
B．滴定过程中，锥形瓶振荡得太剧烈，锥形瓶内有液滴溅出
C．装标准溶液的滴定管尖嘴部分在滴定前没有气泡，滴定终点时发现气泡
D．达到滴定终点时，仰视读数
答案　(1)淀粉溶液　(2)滴入最后半滴标准液时，溶液由无色变成蓝色，且半分钟内不褪色
(3)0.038 mol·L－1　(4)AD
解析　(1)本滴定实验原理为利用I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6测定消耗I2的量，从而确定Na2S2O3的物质的量浓度，故所用指示剂用来指示溶液中是否含I2，应用淀粉溶液作指示剂。
(2)淀粉遇碘变蓝，滴定终点为滴入最后半滴标准液时，溶液由无色变成蓝色且半分钟内不褪色。(3)从图表中数据可知，三组数据分别为19.10 mL、18.90 mL、24.06 mL,24.06 mL误差太大，舍去；根据反应I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6，分别求出其他2次的c(Na2S2O3)，最后求出c(Na2S2O3)的平均值。(4)依据c(待测)＝进行如下分析。滴定管未用标准溶液润洗会导致c(标准)偏小，则V(标准)偏大，故导致测定结果偏高，A正确；滴定过程中，锥形瓶振荡得太剧烈，锥形瓶内有液滴溅出，导致待测溶液的溶质质量减小，消耗标准溶液的体积偏小，导致测定结果偏低，B错误；滴定前滴定管尖嘴中没有气泡，滴定终点时发现气泡，由于气泡占有空间，则会导致V(标准)偏小，使测定结果偏低，C错误；达到滴定终点时，仰视读数，导致V(标准)偏大，会导致测定结果偏高，D正确。