3.2.2 酸碱中和滴定 课件 (共52张PPT)2023-2024学年高二化学苏教版选择性必修1

(共52张PPT)
专题3
第二单元　第2课时　酸碱中和滴定
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
目录索引
素养 目标 1.能多角度、动态地分析酸碱中和滴定,运用化学反应原理解决简单的实际问题。了解酸碱中和滴定的原理,熟记酸碱中和滴定的主要仪器名称和应用。掌握酸碱中和滴定的原理及误差分析。
2.能发现和提出酸碱中和滴定中有探究价值的问题;能从问题和假设出发,确定探究目的,设计探究方案,进行实验探究,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
基础落实·必备知识全过关
一、酸碱中和滴定
1.定义和原理
(1)定义
是利用中和反应,用已知浓度的酸(或碱)溶液来测定未知浓度的碱(或酸)溶液的实验方法。
(2)原理
在中和反应中,酸提供的H+与碱提供的OH-的物质的量相等。即:c(H+)·V(酸)=c(OH-)·V(碱),则
2.主要仪器
仪器:滴定管、铁架台、滴定管夹、
　　　　、　　　　。
仪器a是　　　　　　,
仪器b是　　　　　　　。
【注意】(1)还有一种活塞由聚四氟乙烯制成的酸碱通用滴定管。
(2)盛放见光易分解物质时可用棕色滴定管。
锥形瓶
烧杯
酸式滴定管
碱式滴定管
3.常见酸碱指示剂及其变色范围
指示剂 变色范围(颜色与pH的关系)
酚酞 <8.2无色 8.2~10.0粉红色 >10.0　　色
甲基橙 <3.1　　色 3.1~4.4橙色 >4.4　　色
甲基红 <4.4红色 4.4~6.2橙色 >6.2黄色
红
红
黄
4.实验操作
(1)实验前的准备工作
(2)滴定
润洗
装液
装待测液
控制活塞或玻璃球的偏上部分
摇动锥形瓶
锥形瓶内溶液颜色变化
(3)滴定终点的判断:等到滴入最后半滴已知浓度的溶液,指示剂变色,且在半分钟内　　　　　　　　,视为滴定终点并记录消耗的已知浓度溶液的体积。
(4)数据处理:为减少实验误差,滴定时,要求重复实验2~3次,求出待测溶液的　　　　　　　,然后再求出测定数值的平均值。
教材阅读想一想阅读教材“酸碱中和滴定”部分正文内容
思考:Na2CO3溶液和KMnO4溶液应用哪种滴定管盛装
不变回原色
物质的量浓度
提示 Na2CO3溶液呈碱性,应用碱式滴定管盛装;KMnO4溶液具有强氧化性,易腐蚀碱式滴定管的橡胶,应用酸式滴定管盛装。同时这两种溶液都可用带聚四氟乙烯活塞的滴定管盛装。
易错辨析判一判
(1)酸碱中和滴定过程中,两眼注视滴定管内溶液液面,直至滴定终点。(　)
(2)用已知浓度稀盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,选择紫色石蕊溶液作为指示剂。(　　)
(3)左手旋转滴定管的玻璃活塞,右手不停摇动锥形瓶。(　　)
×
提示 眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
×
提示 酸碱中和滴定中一般不用石蕊作为指示剂,因其颜色变化范围太广。
√
二、酸碱中和滴定的误差分析(以一元酸、一元碱的中和滴定为例)
中和滴定实验中,产生误差的方面主要有操作不当、读数不准等,分析误差要根据计算式分析, ,当用标准酸溶液滴定待测碱溶液时,
c标准、V待测均为定值,c待测的大小取决于V标准的大小。
教材阅读想一想阅读教材“拓展视野·酸碱指示剂的作用原理”
思考:滴定终点应该是恰好完全中和的点,而常用指示剂没有恰好在pH=7时变色的,如何合理地选择指示剂
提示 恰好中和后溶液
易错辨析判一判
(1)直接往酸式滴定管中注入标准酸溶液,进行滴定。(　　)
(2)用稀盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液时,锥形瓶用NaOH溶液润洗两次。
(　　)
(3)锥形瓶洗净后还留有蒸馏水对实验结果无影响。(　　)
×
×
提示 锥形瓶无需润洗。
√
重难探究·能力素养全提升
探究一　酸碱中和滴定
情境探究
奶制品中含氮量的测定原理:首先将蛋白质与浓硫酸共热,使有机氮转化为硫酸铵,加入过量的浓氢氧化钠溶液后 转化为NH3,用过量的硼酸吸收NH3生成四硼酸铵,然后用标准盐酸滴定,滴定反应的化学方程式为(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O ══ 2NH4Cl+4H3BO3。
(1)滴定管在使用前需检查活塞是否漏水,怎样检查 请叙述操作过程。
提示 将活塞关闭,在滴定管里注满水,把它固定在滴定管夹上,放置10分钟,观察滴定管口及活塞两端是否有水渗出,活塞不渗水才可使用。
(2)在加入酸、碱反应液之前,洁净的酸式滴定管和碱式滴定管还要分别用所盛装的溶液润洗2~3次,请叙述操作方法。
提示 从滴定管上口加入3~5 mL所要盛装的溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿滴定管内壁,然后一手控制活塞(对于酸式滴定管,轻轻转动活塞;对于碱式滴定管,轻轻挤压玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。
方法突破
1.常见滴定管
(1)酸式滴定管:包括玻璃活塞、长玻璃管,可盛放酸性溶液、强氧化性溶液及中性溶液,不能盛放碱性溶液及氢氟酸。
(2)碱式滴定管:包括长玻璃管、橡皮管、玻璃球,可盛放碱性溶液。
滴定管的上端都标有规格大小、使用温度,滴定管的精确读数为0.01 mL。
2.滴定管的使用方法
(1)检查仪器:使用前先检查滴定管活塞是否漏水。
(2)润洗仪器:在加入溶液之前,洁净的滴定管要用所要盛装的溶液润洗2~3遍。
(3)加入溶液:分别将溶液加入相应滴定管中,使液面位于滴定管“0”刻度线以上2~3 mL处。
(4)调节起始读数:在滴定管下面放一烧杯,调节活塞或挤压玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满溶液、无气泡,然后调节滴定管液面至“0”或“0”刻度以下。准确读取数值并记录。
3.酸碱中和滴定时指示剂的选择(待测液盛放在锥形瓶中)
滴定种类 选用的指示剂 达到滴定终点时颜色的变化 指示剂用量
强酸滴定强碱 甲基橙 黄色→橙色 2~3滴
酚酞 红色→无色
强碱滴定强酸 甲基橙 红色→橙色
酚酞 无色→粉红色
强酸滴定弱碱 甲基橙 黄色→橙色
强碱滴定弱酸 酚酞 无色→粉红色
4.酸碱滴定过程中pH的突变和滴定曲线
(1)pH的突变。在酸碱反应过程中,溶液的pH会发生变化,对于强酸强碱的反应,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。当反应接近终点(pH≈7)时,很少量的碱(或酸)就会引起溶液pH突变,酸、碱的浓度不同,pH突变范围不同。
(2)滴定曲线。酸碱滴定曲线是以酸碱混合过程中滴加酸(或碱)的量为横坐标,以溶液的pH为纵坐标绘制的一条溶液pH随酸(或碱)的滴加量而变化的曲线。
以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1HCl溶液为例,其滴定曲线如图所示:
应用体验
视角1中和滴定的实验基本操作
1.下面是关于酸碱中和滴定实验操作的叙述:
①取一锥形瓶,用蒸馏水洗涤后未干燥
②用量筒量取25mL待测NaOH溶液加入锥形瓶中
③加入几滴石蕊溶液作指示剂
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
⑥左手旋转滴定管的玻璃活塞,右手不停摇动锥形瓶
⑦两眼注视滴定管内盐酸液面,直至滴定终点
文中所述操作错误的是(　　)
A.④⑥⑦ B.①⑤⑥ C.②③⑤⑦ D.③⑤⑦
C
解析 一般用锥形瓶盛放待测液,为防止有其他物质与标准溶液反应,所以锥形瓶需用蒸馏水洗涤,干燥与否不会影响待测液溶质的量,所以对实验无影响,①正确;量取待测液和标准液时都需要用相应的滴定管,不能用量筒,②错误;石蕊变色范围较大,不能作为酸碱滴定时的指示剂,③错误;实验前滴定管需洗涤,防止残留物质对实验造成影响,④正确;酸式滴定管需要润洗,否则残留的蒸馏水稀释溶液,影响测定结果,⑤错误;滴定过程中,需要控制活塞和振荡锥形瓶,即左手旋转滴定管的玻璃活塞,右手不停摇动锥形瓶,⑥正确;滴定过程中,需要观察锥形瓶中溶液颜色的变化,从而确定滴定终点,⑦错误。综上所述错误的为②③⑤⑦。
2.下列有关叙述正确的是(　　)
A.滴定前应排除滴定管尖嘴部分的气泡
B.在进行滴定时左手操作锥形瓶,右手操作滴定管
C.下端连有橡皮管的滴定管为酸式滴定管
D.滴定过程中两眼应注视滴定管内液面的变化
A
解析 滴定前应排除滴定管尖嘴部分的气泡,否则会导致出现误差,A项正确;在滴定时左手操作滴定管,右手操作锥形瓶,B项错误;滴定管下端连有橡皮管的为碱式滴定管,酸式滴定管下端有活塞,C项错误;滴定过程中两眼应注视锥形瓶中溶液颜色的变化,D项错误。
3.下列实验操作正确的是(　　)
A.用图1装置进行KMnO4溶液滴定未知浓度的FeSO4溶液
B.如图2所示,记录滴定终点读数为19.90 mL
C.中和滴定时,选用图3滴定管盛装NaOH标准溶液
D.为了减小误差,可选用滴定管量取一定体积的溶液
D
解析 KMnO4溶液具有强氧化性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管,应盛放于酸式滴定管中,并且在滴定时,滴定管的尖嘴不能插入锥形瓶中,A错误;滴定管“0”刻度在上方,从上至下依次增大,终点时读数为18.10 mL,B错误;图3为酸式滴定管,不能盛放NaOH溶液,C错误;滴定管的精确度为0.01 mL,精确度高,可以量取一定体积的溶液,D正确。
视角2中和滴定实验的数据处理
4.工业用亚硝酸钠中通常含有Na2CO3。某工业杂志报道,对NaNO2含量的测定可以先测量出样品中Na2CO3的含量,再计算出NaNO2的纯度。实验步骤如下:
第一步,称取5.300 g工业用亚硝酸钠样品,配制成100.00 mL溶液。
第二步,用碱式滴定管取上述待测试样25.00 mL置于锥形瓶中,加入酚酞溶液2~3滴,用0.050 00 mol·L-1的HCl标准溶液滴定至红色刚好褪去且半分钟内不变化,重复滴定两次,消耗HCl标准溶液的平均体积为V mL。
(1)在碱式滴定管中装入待测试样后,要先排放滴定管尖嘴处的气泡,其正确的图示为　　　　　(填字母)。
(2)滴定过程的反应为Na2CO3+HCl ══ NaCl+NaHCO3,滴定前后,HCl标准溶液的液面如图,则消耗HCl标准溶液的体积V=　　　　;据此可知,杂质Na2CO3的质量百分数为　　　　(小数点后保留两位)。
(3)已知:pH≤1时,3NaNO2+3HCl ══ 3NaCl+HNO3+2NO↑+H2O。上述滴定过程中,NaNO2的存在并不影响测量结果,可能的原因是 　。
答案 (1)B　(2)20.00　8.00%　(3)滴定终点为NaHCO3,溶液pH>7,NaNO2不会参与反应
解析 (1)在碱式滴定管中装入待测试样后,要先排放滴定管尖嘴处的气泡,正确的图示为B。(2)根据滴定前后的液面变化,可确定消耗盐酸的体积为20.00 mL;杂质Na2CO3的质量百分数为
视角3指示剂的选择
5.在盐酸滴定NaOH溶液的实验中,以甲基橙为指示剂,滴到终点时的颜色变化是(　　)
A.由黄色变红色 B.由黄色变橙色
C.由橙色变红色 D.由红色变橙色
B
解析 甲基橙的变色范围是3.1~4.4,所以用盐酸滴定NaOH溶液的实验中,如果用甲基橙为指示剂,甲基橙指示剂在NaOH溶液中为黄色,滴定到终点时突变为橙色。
6.某同学想了解食用白醋中醋酸的准确浓度,从市场买来一瓶某品牌食用白醋,用实验室NaOH标准溶液对其进行滴定。下表是几种指示剂的变色范围,下列叙述正确的是(　　)
指示剂 石蕊 甲基橙 甲基红 酚酞
变色范围(pH) 5.0~8.0 3.1~4.4 4.4~6.2 8.2~10.0
A.该实验应选用甲基橙作为指示剂
B.用量筒量取一定体积的食醋置于锥形瓶中
C.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准溶液润洗,会导致测得醋酸浓度偏大
D.滴定时,眼睛一直注视着刻度线
C
解析 滴定结束时得到的溶液为醋酸钠溶液,醋酸钠为强碱弱酸盐,溶液显碱性,应选择在碱性范围内变色的指示剂,即选用酚酞,A错误;用酸式滴定管量取一定体积的食醋放于锥形瓶中,并加入几滴酚酞,将NaOH标准溶液放于碱式滴定管中滴定醋酸,B错误;盛装标准溶液的滴定管装液前用蒸馏水润洗过,未用标准溶液润洗,则标准溶液的浓度减小,所需体积变大,会导致所测食醋中醋酸浓度偏大,C正确;滴定时,眼睛应注视着锥形瓶中的溶液,观察溶液是否变色,D错误。
视角4滴定曲线的分析
7.室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸中滴加0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图。已知
lg 5≈0.7。下列说法不正确的是(　　)
A.NaOH与盐酸恰好完全反应时,pH=7
B.选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,可减小实验误差
C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的大
D.V(NaOH溶液)=30 mL时,pH约为12.3
C
解析 NaOH与盐酸恰好完全反应时溶液中的溶质为NaCl,呈中性,室温下pH=7,故A正确;选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,可减小实验误差,甲基红的变色范围在pH突变范围内,误差比甲基橙小,故B正确、C错误;V(NaOH溶液)=30 mL 时,溶液中的溶质为NaCl和NaOH,且c(NaOH)=
=0.02 mol·L-1,即溶液中c(OH-) =0.02 mol·L-1,则c(H+)=5×10-13 mol·L-1,pH=-lgc(H+)≈12.3,故D正确。
探究二　酸碱中和滴定的误差分析
情境探究
在化学实验操作中,往往由于读数不规范导致较大的实验误差。下列有关实验中,会导致所配制(或所测定)溶液的浓度偏高还是偏低
错误操作示意图如下:
(1)配制500 mL 1 mol·L-1稀硫酸的实验中,用量筒量取18 mol·L-1浓硫酸时俯视读数。
(2)配制100 mL 5 mol·L-1氯化钠溶液的实验中,定容时仰视刻度线。
提示 先计算所需浓硫酸的体积为 mL,再量取,俯视读数使得所量液体体积小于所需的体积,使得所配制溶液的浓度偏低。
提示 定容时仰视刻度线,当液面已超过刻度线后才认为恰好与刻度线相切,使得所配制溶液浓度偏低。
(3)用标准盐酸滴定待测NaOH溶液的实验中,使用碱式滴定管开始平视,后来俯视读数。
提示 如使用碱式滴定管放出20.00 mL待测NaOH溶液到锥形瓶中,起始时平视,后来俯视液面,实际放出的NaOH溶液偏多,消耗的盐酸偏多,则所测待测液浓度偏高。
方法突破
酸碱中和滴定的误差分析
(1)分析依据
以盐酸标准溶液滴定NaOH溶液为例:
c(NaOH)= ,其中c(HCl)、V(NaOH)为定值,c(NaOH)的大小取决于V(HCl)的大小。
(2)常见误差分析
类别 操作 结果
来自滴定管中产生的误差 滴定管用蒸馏水清洗后,未用标准液润洗 偏高
滴定管盛装待测液时,未用待测液润洗 偏低
盛标准溶液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 偏高
盛标准溶液的滴定管滴定前无气泡,滴定后有气泡 偏低
来自锥形瓶中产生的误差 锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液洗 偏高
锥形瓶未洗净,残留有与待测液中溶质反应的少量物质 偏低
待测液加水稀释 无影响
类别 操作 结果
读数带来的误差 用滴定管量取待测液 先俯视后仰视 偏低
先仰视后俯视 偏高
读取标准溶液 先俯视后仰视 偏高
先仰视后俯视 偏低
来自配制标准溶液时产生的误差 配制0.1 mol·L-1的NaOH溶液500 mL需要NaOH的质量为2.0 g NaOH已部分潮解或称量时间过长 偏高
NaOH中含有杂质 杂质不与盐酸反应 偏高
所含杂质消耗1 mol HCl需质量大于40 g(例如含Na2CO3、NaHCO3) 偏高
所含杂质消耗1 mol HCl需质量小于40 g(例如含Na2O) 偏低
砝码有油污 偏低
应用体验
视角1通过实验操作分析误差
1.用标准的盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列操作不会引起实验误差的是(　　)
A.用酚酞作指示剂滴至溶液由红色刚变无色时,立即停止滴定
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用NaOH溶液润洗,最后加入NaOH溶液进行滴定
C.用蒸馏水洗净酸式滴定管后,直接装入标准盐酸,调节液面至0刻度后,进行滴定
D.用碱式滴定管取20.00 mL NaOH溶液放入锥形瓶中,加入适量蒸馏水稀释后进行滴定
D
解析 用酚酞作为指示剂滴至红色刚变无色时即停止加盐酸,造成消耗的V(酸)偏小,则c(NaOH)偏小,A项不符合题意;用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用NaOH溶液润洗,后装入NaOH溶液进行滴定,待测液的物质的量偏大,造成消耗的V(酸)偏大,则c(NaOH)偏大,B项不符合题意;用蒸馏水洗净酸式滴定管后,装入标准盐酸进行滴定,标准盐酸被稀释,浓度偏小,造成消耗的V(酸)偏大,则c(NaOH)偏大,C项不符合题意;用碱式滴定管取20.00 mL NaOH溶液放入用蒸馏水洗净的锥形瓶中,再加入适量蒸馏水进行滴定,对V(酸)无影响,则c(NaOH)不变,D项符合题意。
归纳总结　对量器读数易错点的巧记
(1)量筒:量筒的小刻度在仪器的下方,因此仰视时读数偏小,俯视时读数偏大,如图甲所示。
(2)滴定管:滴定管的“0”刻度在仪器的上方,因此仰视读数,视线将液面“下压”,读数偏大;俯视读数,视线将液面“上提”,读数偏小,如图乙所示。
(3)容量瓶:容量瓶定容时,视线应与容量瓶上的刻度线相平。若仰视定容,则所配溶液浓度偏低;若俯视定容,则所配溶液浓度偏高,如图丙所示。
2.用已知浓度的碱溶液滴定未知浓度的酸溶液时,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的是(　　)
A.滴定终点读数时俯视读数
B.酸式滴定管使用前,水洗后未用待测盐酸润洗
C.锥形瓶水洗后未干燥
D.滴定前碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
D
解析 滴定终点时俯视读数,读数偏小,造成测定结果偏低;酸式滴定管的作用在本题中是移取待测酸溶液,水洗后未用待测液润洗导致待测液浓度偏小,测定结果偏低;锥形瓶水洗后未干燥对测定结果无影响。
3.用0.50 mol·L-1 NaOH标准溶液10.00 mL,将未知浓度的盐酸20.00 mL恰好滴定至终点,下列说法正确的是(　　)
A.若滴定完毕,滴定管尖嘴悬有一滴液体,则所测的盐酸浓度偏大
B.用量筒量取上述盐酸
C.若选用酚酞作指示剂,终点时,液体恰好褪色
D.盐酸的浓度为1.00 mol·L-1
A
解析 滴定管尖嘴悬有一滴液体,导致消耗的V(NaOH)偏大,由c(盐酸)=
可知,所测的盐酸浓度偏大,A项正确;盐酸的体积为
20.00 mL,量筒只能精确到0.1 mL,不能使用量筒量取20.00 mL盐酸,可选滴定管或移液管量取,B项错误;用NaOH溶液滴定盐酸,可选用酚酞作指示剂,终点时,溶液由无色变为粉红色,且30 s内不变色,C项错误;用10.00 mL
0.50 mol·L-1 NaOH标准溶液恰好滴定未知浓度的盐酸20.00 mL,则c(盐酸)
视角2通过实验过程分析误差
4.某FeC2O4·2H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O4·2H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:
Ⅰ.取m g样品于锥形瓶中,加入稀硫酸溶解,水浴加热至75 ℃。用c mol·L-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,消耗KMnO4溶液V1 mL。
Ⅱ.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀硫酸酸化后,在75 ℃继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,又消耗KMnO4溶液V2 mL。
样品中所含H2C2O4·2H2O(M=126 g·mol-1)的质量分数表达式为　　　　　　　　　　。
下列关于样品组成分析的说法,正确的是　　　　　(填字母)。

C.若步骤Ⅰ中滴入KMnO4溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低
D.若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高
解析 设样品中FeC2O4·2H2O的物质的量为x mol,Fe2(C2O4)3的物质的量为
y mol,H2C2O4·2H2O的物质的量为z mol,步骤Ⅰ中H2C2O4、 和Fe2+均被氧化,根据得失电子守恒:H2C2O4、 →2CO2→2e-,Fe2+→Fe3+→1e-,
→Mn2+→5e-,则3x+6y+2z=5cV1×10-3。
步骤Ⅱ中Fe2+被氧化,KMnO4溶液滴定了所有的Fe2+,则x+2y=5cV2×10-3。
联立二个方程解得:z=2.5c(V1-3V2)×10-3,
所以H2C2O4·2H2O的质量分数为
关于样品组成分析如下:
=3时,H2C2O4·2H2O的质量分数: ×100%=0,说明样品中不含H2C2O4·2H2O,但不能确定样品中是否含有Fe2(C2O4)3杂质,A错误;越大,由H2C2O4·2H2O的质量分数表达式 ×100%可知,其含量一定越大,B正确;样品中Fe原子的物质的量n(Fe)=(x+2y) mol=5cV2×10-3 mol,若步骤Ⅰ中KMnO4溶液不足,则步骤Ⅰ中有一部分Fe2+没有被氧化,不影响V2的大小,则5cV2×10-3不变,则对于测得Fe元素的含量无影响,C错误;若KMnO4溶液浓度偏低,则消耗KMnO4溶液的体积V1、V2均偏大,Fe元素的物质的量偏大,则测得样品中Fe元素含量偏高,D正确。
本 课 结 束