第2课时 酸碱中和滴定
课后·训练提升
基础巩固
1.用标准盐酸滴定氢氧化钠溶液(甲基橙作指示剂),下列操作正确的是( )。
A.本实验最好选择酚酞作指示剂
B.滴定管用蒸馏水洗涤后,即装入标准盐酸进行滴定
C.当滴定至溶液由黄色变为橙色时,即为滴定终点,立即停止滴定
D.滴定时,边摇动锥形瓶边观察瓶中溶液的颜色变化
答案:D
解析:用盐酸滴定氢氧化钠溶液,达到滴定终点时酚酞由浅红色变为无色,不易观察,最好选择滴定过程中颜色由浅变深的指示剂,如甲基橙,A项错误;滴定管用蒸馏水洗涤后,再用标准盐酸润洗才能装入标准盐酸进行滴定,B项错误;甲基橙作指示剂时,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不变色,可认为达到滴定终点,停止滴定,C项错误;滴定时,边摇动锥形瓶边观察瓶中溶液的颜色变化,以判断滴定终点,D项正确。
2.测定浓硫酸试剂中H2SO4含量的主要操作包括:①量取一定量的浓硫酸,稀释;②转移定容得待测液;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定。上述操作中,不需要用到的仪器为( )。
答案:B
解析:实验过程中,①量取一定量的浓硫酸并稀释,所需仪器为量筒、烧杯、玻璃棒;②转移定容得待测液,所需仪器为烧杯、玻璃棒、容量瓶、胶头滴管;③移取20.00 mL待测液,用0.100 0 mol·L-1的NaOH溶液滴定,所需仪器为酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶。选项中A为容量瓶,B为分液漏斗,C为锥形瓶,D为碱式滴定管,上述操作中,不需要用到的仪器为分液漏斗。
3.室温下,下列溶液等体积混合后,所得溶液的pH一定大于7的是( )。
A.0.1 mol·L-1的盐酸和0.1 mol·L-1的氢氧化钠溶液
B.0.1 mol·L-1的盐酸和0.05 mol·L-1的氢氧化钡溶液
C.pH=4的CH3COOH溶液和pH=10的氢氧化钠溶液
D.pH=4的盐酸和pH=10的氨水
答案:D
解析:HCl为一元强酸,NaOH为一元强碱,Ba(OH)2为二元强碱,故等体积等物质的量浓度的盐酸与NaOH溶液恰好中和,pH=7,与Ba(OH)2溶液反应时,c(H+)=c(OH-)=2c[Ba(OH)2],pH=7,A、B两项错误;pH=4的CH3COOH溶液中电离出的c(H+)=1×10-4 mol·L-1,pH=10的NaOH溶液中电离出的c(OH-)=1×10-4 mol·L-1,因此CH3COOH电离出的H+恰好与NaOH中和,反应过程中CH3COOH会继续电离出H+,故pH<7,同理,D项中氨水过量,溶液显碱性,pH>7,C项错误,D项正确。
4.下列有关中和滴定实验的叙述中不正确的是( )。
A.滴定管下端连有乳胶管的为碱式滴定管,只能装入碱性溶液
B.重复实验操作时,开始滴速可以稍快些,临近终点时放慢滴加速度
C.滴定前应先排除尖嘴部分的气泡,以使其充满溶液
D.滴定过程中眼睛应注视滴定管内液面的变化,以观察滴速
答案:D
解析:D项应两眼观察锥形瓶内溶液的颜色变化。
5.用盐酸标准液滴定未知浓度的NaOH溶液,下列各操作中,会引起实验误差的是( )。
A.取干燥洁净的酸式滴定管,润洗后装入盐酸标准溶液
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入一定体积的NaOH溶液
C.往盛有20.00 mL NaOH溶液的锥形瓶中滴入3滴酚酞溶液后进行滴定
D.用蒸馏水洗净锥形瓶后,用NaOH溶液润洗3次,再装入一定体积的NaOH溶液
答案:D
解析:A项不会引起误差;锥形瓶内存有少量蒸馏水,NaOH的物质的量不变,消耗标准液的体积不变,B项不会引起误差;锥形瓶不能用待测液润洗,否则会使测定结果偏高。
6.一支规格为a mL的滴定管,其尖嘴部分充满溶液,管内液面在m mL处,当液面降到n mL处时,下列判断正确的是( )。
A.流出溶液的体积为(m-n) mL
B.流出溶液的体积为(n-m) mL
C.管内溶液体积等于(a-n) mL
D.管内溶液体积多于n mL
答案:B
解析:滴定管的“0”刻度在上方,越向下刻度值越大,所以流出溶液体积为(n-m)mL。刻度线以下尖嘴部分的溶液在刻度以外,所以管内剩余溶液的体积大于(a-n)mL。
7.酚酞溶液作指示剂,用NaOH溶液滴定盐酸时,由于滴定速率太快,当混合溶液变红时,不知NaOH溶液是否过量,判断它是否过量的方法是( )。
A.加入5 mL盐酸进行滴定
B.返滴一滴待测盐酸
C.重新进行滴定
D.以上方法均不适用
答案:B
解析:判断是否滴定过量的方法是返滴一滴待测盐酸,看颜色是否复原。
8.用中和滴定法测定烧碱的纯度,若烧碱中不含有与酸反应的杂质,试根据实验回答下列问题。
(1)准确称取烧碱样品2.50 g,将样品配成250 mL的待测溶液。
(2)滴定管使用前洗涤后应 。
(3)取10.00 mL待测溶液,用 (填仪器名称)量取注入锥形瓶中。
(4)用0.200 0 mol·L-1标准盐酸滴定待测烧碱溶液,滴定时左手旋转酸式滴定管的玻璃活塞,右手不停地摇动锥形瓶,两眼注视 直到滴定终点。
(5)根据下列测定数据,分析得到合理数据,计算待测烧碱溶液的浓度为 。
滴定次数 待测溶液体积/mL 标准盐酸体积/mL
滴定前读数 滴定后读数
第一次 10.00 0.50 10.40
第二次 10.00 4.00 14.10
第三次 10.00 4.20 15.70
(6)根据上述测定数据,分析得到合理数据,计算烧碱的纯度为 。
(7)若锥形瓶中的溶液在滴定过程中溅出,结果偏 ;酸式滴定管装液后尖嘴部位有气泡,滴定后气泡消失,结果偏 。
答案:(2)用待盛溶液润洗 (3)碱式滴定管 (4)锥形瓶中溶液颜色的变化 (5)0.200 0 mol·L-1 (6)80% (7)小 大
解析:(5)第三次实验标准溶液体积误差较大舍去,取前两次数据进行计算,可得待测烧碱溶液的浓度为0.200 0 mol·L-1。
(6)待测溶液中烧碱的质量为250 mL×10-3×0.200 0 mol·L-1×40 g·mol-1=2.00 g,则纯度为×100%=80%。
(7)锥形瓶中的溶液在滴定过程中溅出,则待测溶液减少,所用标准溶液偏少,结果偏小;滴定前有气泡,滴定后气泡消失,所用标准溶液偏多,结果偏大。
能力提升
1.如图是常温下向20.0 mL的盐酸中,逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液时,溶液的pH随NaOH溶液的体积V(mL)变化的曲线。下列结论中错误的是( )。
A.溶液的pH=7时,盐酸和NaOH溶液恰好完全反应
B.原盐酸的浓度为1.0 mol·L-1
C.x=20.0
D.pH=12时V≈24.4 mL
答案:B
解析:当V=0 mL时,盐酸的pH=1,因此c(HCl)=0.10 mol·L-1,B项错误;当溶液的pH=7时,HCl与NaOH恰好完全反应,因此n(HCl)=n(NaOH),故V=20.0 mL,A、C项正确;当溶液的pH=12时,0.10 mol·L-1×V mL-0.10 mol·L-1×20 mL=(V+20) mL×1×10-2 mol·L-1,解得V≈24.4,D项正确。
2.下列滴定实验中,指示剂的选择或滴定终点颜色变化有错误的是( )。
已知:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO46K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S2NaI+S↓
选项 滴定管中的溶液 锥形瓶中 的溶液 指示剂 滴定终点 颜色变化
A KSCN标准溶液 AgNO3溶液 Fe(NO3)3溶液 无色→红色
B 盐酸 氨水 甲基橙 黄色→橙色
C 酸性 KMnO4溶液 K2SO3溶液 无 无色→浅紫色
D 碘水 Na2S溶液 淀粉 蓝色→无色
答案:D
解析:当Ag+沉淀完全后,再滴入KSCN标准溶液,会生成Fe(SCN)3,溶液呈红色,A项正确;盐酸滴定氨水,恰好中和时生成氯化铵,溶液呈酸性,选择的指示剂是甲基橙,终点颜色变化为黄色→橙色,B项正确;亚硫酸钾被完全氧化后,过量的高锰酸钾使溶液显浅紫色,终点颜色变化为无色→浅紫色,C项正确;用碘水滴定硫化钠溶液,开始时溶液为无色,硫化钠被完全氧化后,碘水过量,淀粉遇碘变蓝,可选择淀粉作指示剂,滴定终点的颜色变化为无色→蓝色,D项错误。
3.浓度均为0.10 mol·L-1、体积均为V0的MOH和ROH溶液,分别加水稀释至体积V,pH随lg的变化如图所示。下列叙述错误的是( )。
A.MOH的碱性强于ROH的碱性
B.ROH的电离程度:B点大于A点
C.若两溶液无限稀释,则它们的c(OH-)相等
D.当lg=2时,若两溶液同时升高温度,则增大
答案:D
解析:由图像知,0.10 mol·L-1的MOH溶液的pH为13,说明MOH为强碱,ROH溶液的pH小于13,说明ROH为弱碱,所以MOH的碱性强于ROH的碱性,A项正确;稀释有利于弱电解质的电离,B项正确;若两溶液无限稀释则接近中性,则它们的c(OH-)相等,C项正确;当lg=2时,MOH溶液的pH为11,ROH溶液的pH为10,若两溶液同时升高温度,ROH溶液中存在电离平衡,平衡会右移,c(R+)增大,c(M+)不变,比值减小,D项错误。
4.将含有杂质的4.0 g NaOH配成1 000 mL溶液,取20.00 mL于锥形瓶中,用0.100 mol·L-1的盐酸滴定,用甲基橙作指示剂,滴定达终点时,消耗19.00 mL盐酸,NaOH中含有的杂质不可能为( )。
A.NaCl B.Na2CO3
C.Na2O D.K2CO3
答案:C
解析:若NaOH不含杂质,则应消耗20.00 mL盐酸,实际消耗19.00 mL盐酸,说明杂质不消耗盐酸,或消耗的盐酸比等质量的NaOH固体所消耗的盐酸少。已知40 g NaOH消耗1 mol H+,而NaCl不消耗H+、53 g Na2CO3和69 g K2CO3均消耗1 mol H+、31 g Na2O消耗1 mol H+,所以含有NaCl或Na2CO3或K2CO3杂质,均使耗酸量偏小,而含有Na2O杂质会使耗酸量变大,不可能含有Na2O。
5.绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药物的重要成分。某化学兴趣小组采用以下方法测定某绿矾样品的纯度。
a.称取2.850 g绿矾样品,溶解后在250 mL容量瓶中定容配成待测液;
b.量取25.00 mL待测液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.010 0 mol·L-1 KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
下列说法不正确的是( )。
A.a步骤中定容时,仰视会使所测绿矾晶体的纯度偏低
B.滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为酸式滴定管
C.滴加最后半滴KMnO4溶液时,溶液变成浅紫红色,即为滴定终点
D.上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数约为97.5%
答案:C
解析:配制待测液,定容时仰视,液面高于刻度线,则所配溶液的浓度偏低,测得绿矾晶体的纯度偏低,A正确;KMnO4溶液具有强氧化性,滴定时要盛放在酸式滴定管中,B正确;滴加最后半滴KMnO4溶液,溶液变为浅紫红色,且半分钟内不褪色,则为滴定终点,C错误;用标准KMnO4溶液滴定FeSO4待测液时,存在关系:KMnO4~5FeSO4,则绿矾样品中FeSO4·7H2O的质量为5×0.010 0 mol·L-1 ×20.00×10-3 L××278 g·mol-1=2.780 g,故样品中FeSO4·7H2O的质量分数为×100%≈97.5%,D正确。
6.(1)选用以下主要仪器和试剂,是否可以达到测定NaOH溶液浓度的目的
(填“是”或“否”)。
主要仪器:滴定管、锥形瓶、烧杯
试剂:NaOH溶液、0.100 0 mol·L-1盐酸
(2)现用物质的量浓度为0.100 0 mol·L-1的标准NaOH溶液去滴定V mL盐酸,请回答下列问题。
①用标准NaOH溶液滴定时,应将标准NaOH溶液注入图1中的 (填“甲”或“乙”)中。
②某学生的操作步骤如下:
A.移取V mL待测盐酸注入洁净的锥形瓶,并加入2~3滴酚酞溶液;
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,调节滴定管使尖嘴部分充满溶液;
D.取标准NaOH溶液注入碱式滴定管至“0”刻度以上2~3 mL;
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NaOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。
正确操作步骤的顺序是 (用字母序号填写)。
上述B步骤操作的目的是 。
判断到达滴定终点的实验现象是 。
③图2是碱式滴定管中液面在滴定前后的读数,c(HCl)= mol·L-1。
答案:(1)否
(2)①乙 ②BDCEAF 洗去附在滴定管内壁上的水,防止其将标准溶液稀释而带来误差 当滴入最后半滴标准溶液后,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色 ③
解析:(1)缺少酸碱指示剂,无法判断滴定终点。
(2)①NaOH为强碱,应将NaOH溶液注入碱式滴定管中,故选乙。
②按查漏→水洗→润洗→装液→排气泡→调液面→读数→加待测溶液和指示剂→滴定→判断终点→读数、记录数据→计算的顺序思考。判断滴定终点的方法是当滴入最后半滴标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
③滴定过程中消耗NaOH溶液的体积为(V2-V1) mL,因此c(HCl)= mol·L-1。
6.工业废水中常含有一定量氧化性较强的Cr2,利用滴定原理测定Cr2含量的方法如下:
步骤Ⅰ:量取30.00 mL废水于锥形瓶中,加入适量稀硫酸酸化。
步骤Ⅱ:加入过量的碘化钾溶液充分反应:Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O。
步骤Ⅲ:向锥形瓶中滴入几滴指示剂。用滴定管量取0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,数据记录如表:(I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6)
滴定次数 Na2S2O3溶液起始读数/mL Na2S2O3溶液终点读数/mL
第一次 1.02 19.03
第二次 2.00 19.99
第三次 0.20 a
(1)步骤Ⅰ量取30.00 mL废水选择的仪器是 。
(2)步骤Ⅲ中滴加的指示剂为 ;滴定达到终点时的实验现象是 。
(3)步骤Ⅲ中a的读数如图所示,则:
①a= 。
②Cr2的含量为 g·L-1。
(4)以下操作会造成废水中Cr2含量测定值偏高的是 (填字母)。
A.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
B.盛装待测液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用待测液润洗
C.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
D.量取Na2S2O3溶液的滴定管用蒸馏水洗后未用标准液润洗
答案:(1)酸式滴定管
(2)淀粉溶液 滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液刚好从蓝色变为无色,且半分钟内不变色
(3)①18.20 ②2.16
(4)CD
解析:(1)根据信息,Cr2氧化性较强,量取废水应用酸式滴定管。(2)滴定碘单质应选用淀粉溶液作指示剂;滴定达到终点时碘单质刚好被消耗,溶液的颜色由蓝色变为无色,且在半分钟内不变色。(3)①根据图示,滴定管“0”刻度在上,且精确到0.01 mL,a值为18.20。②根据Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O和I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,Cr2~3I2~6Na2S2O3,n(Cr2)=n(Na2S2O3) =c(Na2S2O3)·V(Na2S2O3),将三次数据分别代入,并求平均值,得n(Cr2)=3×10-4 mol,进而求得Cr2的含量为=2.16 g·L-1。(4)根据Cr2+6I-+14H+2Cr3++3I2+7H2O和I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6,则c(待测)偏高,所测Cr2含量就偏高;A项,滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,造成V(标准)偏小,c(待测)偏低;B项,盛装待测液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用待测液润洗,对V(标准)无影响,则c(待测)无影响;C项,滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,造成V(标准)偏大,则c(待测)偏高;D项,未用标准液润洗滴定管,标准液的浓度偏小,造成V(标准)偏大,则c(待测)偏高。
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第2课时 酸碱中和滴定
一、酸碱中和滴定及误差分析
1.定义:依据中和反应,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。
2.原理:H++OH-══H2O,即酸提供的H+与碱提供的OH-的 物质的量 相等。
3.仪器和试剂。
(1)仪器(如图): 滴定管 (a—碱式、b—酸式),锥形瓶(c),滴定管夹,铁架台,烧杯等。
(2)试剂:标准溶液、待测溶液、酸碱指示剂( 酚酞 或
甲基橙 )。
(3)滴定管的使用。
①酸性、 氧化 性的试剂一般用 酸式 滴定管,因为酸和氧化性物质能 腐蚀橡胶 。
②碱性的试剂一般用 碱式 滴定管。
微思考1 若将液面在0 mL处的25 mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为25 mL吗
提示:大于25 mL,因为尖嘴部分无刻度。
4.实验过程。
用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL浓度约为0.100 0 mol·L-1 HCl溶液。
(1)滴定管中装入 NaOH溶液 (标准溶液),锥形瓶中盛放
HCl溶液 (待测溶液,预先滴有几滴酸碱指示剂,如 酚酞或甲基橙 )。
(2)把滴定管中的标准溶液 逐滴 加入锥形瓶中,当指示剂发生明显的 颜色变化 时表示反应已完全,即反应达到
终点 。在滴定终点附近,很少量的碱或酸就会引起溶液的pH发生 突变 (如图)。
5.数据处理。
6.中和滴定误差分析方法。
以用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸为例,分析误差要根
据计算式 分析:当用标准溶液滴定待测溶液时,c标、
V待均为 定 值,c待的大小取决于 V标 的大小,V标偏大,则结果 偏高 ;V标 偏小 ,则结果偏低。
微判断 (1)中和滴定原理是酸和碱的物质的量相等,两者恰好完全反应。( )
(2)滴定时,必须是标准液装滴定管,待测液装入锥形瓶。( )
(3)为使终点时颜色变化明显,多加一些指示剂更好。( )
(4)碱式滴定管的“0”刻度在上,仰视读数时,读数偏大。( )
×
×
×
√
微训练1 1.滴定实验时,必须要按以下要求做的是( )。
A.锥形瓶用蒸馏水洗净后要烘干
B.酸式或碱式滴定管用水洗净后用相应溶液润洗
C.待测溶液一定要放在锥形瓶中,标准溶液一定要放在滴定管中
D.滴定前读数要求精确,凹液面的最低点在平视时必须在“0”刻度或“0”刻度以上的某一刻度上
答案:B
解析:滴定前锥形瓶用蒸馏水洗净后无须干燥,其中的蒸馏水不计入加入试剂的体积,也就不影响滴定结果,A项不符合题意;酸式或碱式滴定管用水洗净后一定要用相应待装溶液润洗,否则会稀释溶液,B项符合题意;待测溶液和标准溶液都可以放在锥形瓶中,盛放在锥形瓶中的溶液其体积为已知量,C项不符合题意;滴定前读数时,滴定管中液体凹液面的最低点在“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度,“0”刻度以上没有刻度,D项不符合题意。
2.用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定20.00 mL浓度为
0.100 0 mol·L-1HCl溶液。
(1)若滴定终点时少加了1滴NaOH溶液,则溶液的pH= ;
(2)若滴定终点时多加了1滴NaOH溶液,则溶液的pH= 。(1滴溶液按0.04 mL计算)
答案:(1)4 (2)10
二、酸碱中和滴定曲线
1.酸碱中和滴定曲线的概念。
以滴加酸(或碱)的量为横坐标,以溶液pH为纵坐标绘出一条溶液pH随酸(或碱)的滴加量而变化的曲线。
2.酸碱中和滴定曲线的应用。
首先看纵坐标,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pH=7的中性点,判断滴定终点的酸碱性,然后确定中性点(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。
微思考2 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。
微训练2 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,根据图像判断下列结论正确的是( )。
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;滴定终点时加入的NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.01 mol。
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+)=10-1 mol·L-1=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。
一、酸碱中和滴定实验及误差分析
问题探究
在工农业生产和科学实验中常常涉及溶液的酸碱性,测试和调控溶液的酸碱性对工农业生产和科学研究具有重要意义。酸碱中和滴定是一种测定酸溶液或碱溶液浓度的重要的定量分析方法,广泛应用于工农业生产和科学实验中。
1.酸碱中和滴定实验中为什么要加入酸碱指示剂 一般使用哪种酸碱指示剂
提示:酸碱反应终点时没有明显现象,不易判断反应终点,借助酸碱指示剂的颜色变化可以判断终点。一般选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙作指示剂。
2.锥形瓶洗净后需要用待测溶液润洗吗
提示:不能润洗。若润洗,待测溶液的量增多,测得结果偏高。
归纳总结
1.指示剂的选择。
强酸与强碱相互滴定时,选甲基橙溶液或酚酞溶液都可以,但不能选石蕊溶液(遇酸、碱颜色变化不明显)。
2.滴定终点的判断(以用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸为例)。
(1)若用酚酞溶液作指示剂,当滴入最后半滴NaOH溶液时,溶液的颜色由无色突变为粉红色,且半分钟内不褪色,说明达到滴定终点。
(2)若用甲基橙溶液作指示剂,当滴入最后半滴NaOH溶液时,溶液的颜色由红色变为橙色,且半分钟内不变为原色,说明达到滴定终点。
3.误差分析(以用NaOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸为例)。
操作及读数 误差分析
仪器的
洗涤或
润洗 未用标准溶液润洗滴定管 偏高
未用待测溶液润洗移液管或所用的滴定管 偏低
用待测溶液润洗锥形瓶 偏高
洗涤后锥形瓶未干燥 无影响
滴定时
溅出
液体 标准溶液漏滴在锥形瓶外一滴 偏高
待测溶液溅出锥形瓶外一滴 偏低
将移液管下部的残留待测溶液吹入锥形瓶 偏高
操作及读数 误差分析
尖嘴处有气泡 滴前有气泡,滴后无气泡 偏高
读数
不正确 滴前仰视,滴后平视 偏低
滴前平视,滴后仰视 偏高
滴前仰视,滴后俯视 偏低
到达终点后,滴定管尖嘴处悬一滴标准溶液 偏高
典例剖析
【例1】 现用酸碱中和滴定法测定某烧碱溶液的浓度,有关数据记录如下:
滴定
序号 待测液
体积/mL 所消耗盐酸标准液的体积/mL
滴定前 滴定后 消耗的体积
1 25.00 0.50 26.80 26.30
2 25.00 — — —
3 25.00 5.00 31.34 26.34
(1)用 式滴定管盛装0.250 0 mol·L-1盐酸标准液。如图表示第二次滴定前后滴定管中液面的位置。
该次滴定所用标准盐酸体积为 mL。
(2)实验室现有石蕊和酚酞两种指示剂,该实验应选用
作指示剂。
(3)根据所给数据,该烧碱样品的物质的量浓度为 。
(4)若操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色,就立刻停止滴定,则会造成测定结果 (填“偏低” “偏高”或“无影响”)。
答案:(1)酸 24.60
(2)酚酞
(3)0.263 2 mol·L-1
(4)偏低
解析:(1)盐酸应用酸式滴定管盛放。据图可知初读数是0.30 mL,末读数是24.90 mL,消耗盐酸的体积是24.90 mL-0.30 mL =24.60 mL。
(2)终点时石蕊颜色变化不明显,中和滴定实验中不选作指示剂。
(3)因为三次实验中消耗的盐酸的体积分别是26.30 mL、24.60 mL、26.34 mL,第二次实验数据异常,应舍去。根据第一次和第三次数据取均值,消耗盐酸的体积是26.32 mL,0.250 0 mol·L-1×26.32 mL=25.00 mL×c(NaOH),c(NaOH)=0.263 2 mol·L-1。
(4)操作过程中滴加盐酸速度过快,未充分振荡,刚看到溶液变色就立刻停止滴定,此时滴加的盐酸不足,计算所得烧碱的物质的量浓度会偏低。
【拓展延伸】上题实验可选用甲基橙溶液作指示剂,终点现象是 。
答案:当滴入最后半滴盐酸时,溶液颜色由黄色变为橙色,且半分钟内不变为原色
学以致用
1.实验室用标准盐酸滴定某NaOH溶液,用甲基橙溶液作指示剂。下列操作中可能使测定结果偏低的是( )。
A.酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗2~3次
B.开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡,在滴定过程中气泡消失
C.滴定前平视读数,滴定后俯视读数
D.盛NaOH溶液的锥形瓶滴定前用NaOH溶液润洗2~3次
答案:C
解析:酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗,则相当于把标准溶液稀释了,滴定消耗标准溶液的体积增大,使测定结果偏高,A项错误;开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡,在滴定过程中气泡消失,气泡的体积也算进了标准溶液,使消耗标准溶液的体积偏大,结果偏高,B项错误;滴定前平视读数,滴定后俯视读数,由于滴定管的“0”刻度在上边,俯视使读数偏小,得到的消耗标准溶液的体积偏小,结果偏低,C项正确;盛NaOH溶液的锥形瓶不能用NaOH溶液润洗,否则增加了待测溶液的量,使消耗标准溶液的体积偏大,结果偏高,D项错误。
2.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。滴定时,用0.200 0 mol·L-1的盐酸来滴定待测溶液,不可选用 (填字母)作指示剂。
A.甲基橙溶液 B.石蕊溶液 C.酚酞溶液
(2)滴定过程中,眼睛应注视 ;在铁架台上垫一张白纸,其目的是 。
(3)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 标准酸溶液体积
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
答案:(1)B
(2)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
(3)0.400 0 97.56%
解析:(1)酸碱中和滴定时,一般应选甲基橙溶液、酚酞溶液等颜色变化较明显的指示剂,石蕊溶液在酸溶液或碱溶液中颜色变化不明显,易造成误差;(3)根据表中数据和
方法归纳 酸碱中和滴定操作。 (1)滴定管洗净后必须用所盛装溶液润洗,否则,溶液被稀释;锥形瓶在使用时不能用待测溶液润洗,否则相当于增加了待测溶液。 (2)滴定时,眼睛要注视锥形瓶内溶液颜色的变化而不是注视滴定管内溶液液面的变化;读数时,视线与凹液面的最低处保持水平。 (3)判断滴定终点的答题模板:当滴入最后半滴××标准溶液后,溶液由××色变成××色,且半分钟内不恢复原来的颜色。
二、氧化还原滴定
问题探究
酸性高锰酸钾溶液和草酸钠溶液反应的离子方程式为
现称取草酸钠(Na2C2O4)样品1.34 g溶于稀硫酸中,然后用0.20 mol·L-1的高锰酸钾溶液滴定(其中的杂质不跟高锰酸钾溶液和稀硫酸反应),达到终点时消耗了15.00 mL高锰酸钾溶液。
1.KMnO4溶液应盛放在哪种类型的滴定管中
提示:KMnO4溶液有强氧化性,会腐蚀橡胶管,应盛放在酸式滴定管中。
2.判断滴定达到终点时的现象是怎样的
提示:KMnO4溶液本身有颜色,在草酸钠没有被消耗完之前,溶液是无色的,当草酸钠反应完后,溶液中因存在 而呈浅紫红色,所以判断滴定终点的现象是当滴入最后半滴KMnO4溶液时,溶液由无色变为浅紫红色,且半分钟内不褪色。
3.计算样品中草酸钠的质量分数为多少
提示:由得失电子守恒原理得2n(Na2C2O4)=5n(KMnO4),
n(Na2C2O4)=7.5×10-3 mol,
归纳总结
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,或间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些氧化剂或还原剂反应的物质。
2.试剂:常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7、I2等;常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。
3.指示剂。氧化还原滴定法的指示剂有三类:
(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,滴定终点时溶液呈高锰酸钾溶液的浅紫红色。
4.实例。
(1)KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液。
原理:2 +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,当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为浅紫红色,且半分钟内不褪色,说明达到滴定终点。
(2)Na2S2O3溶液滴定碘液。
原理:2Na2S2O3+I2══Na2S4O6+2NaI。
指示剂:用淀粉作指示剂,当滴入最后半滴Na2S2O3溶液,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明达到滴定终点。
典例剖析
【例2】 硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O,M=248 g·mol-1)可用作定影剂、还原剂。
利用K2Cr2O7标准溶液定量测定硫代硫酸钠的纯度。测定步骤如下。
(1)溶液配制:称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体样品,用新煮沸并冷却的蒸馏水在 中溶解,完全溶解后,全部转移至100 mL的 中,加蒸馏水至 。
加入淀粉溶液作为指示剂,继续滴定,当溶液 ,即为终点。平行滴定3次,样品溶液的平均用量为24.80 mL,则样品纯度为 %(保留到0.1%)。
答案:(1)烧杯 容量瓶 凹液面的最低处与刻度线相平
(2)蓝色褪去 95.0
解析:(1)配制一定物质的量浓度的溶液,应该在烧杯中溶解,冷却至室温后,转移至100 mL的容量瓶中,加水至距刻度线1~2 cm处,改用胶头滴管滴加至溶液的凹液面最低处与刻度线相平。
(2)加入淀粉溶液作指示剂,淀粉溶液遇I2变蓝色,加入的Na2S2O3样品与I2反应,当I2消耗完后,溶液蓝色褪去,即为滴定终点。
学以致用
3.过氧化氢是重要的氧化剂、还原剂,它的水溶液又称为双氧水,常用于消毒、杀菌、漂白等。某化学兴趣小组取一定量的过氧化氢溶液,准确测定了过氧化氢的含量,并探究了过氧化氢的性质。请回答下列问题。
(1)移取10.00 mL密度为ρ g·mL-1的过氧化氢溶液至250 mL
(填仪器名称)中,加水稀释至刻度,摇匀。移取稀释后的过氧化氢溶液25.00 mL至锥形瓶中,加入稀硫酸酸化,用蒸馏水稀释,作被测试样。
(2)用高锰酸钾标准溶液滴定被测试样,其反应的离子方程式如下,请将相关物质的化学计量数及化学式填写在方框里。
(3)滴定时,将高锰酸钾标准溶液注入 (填“酸式”或“碱式”)滴定管中。滴定到达终点的现象是 。
(4)重复滴定三次,平均耗用c mol·L-1 KMnO4标准溶液V mL,则原过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 。
(5)若滴定前滴定管尖嘴中有气泡,滴定后气泡消失,则测定结果 (填“偏高”或“偏低”)。
答案:(1)容量瓶
(2)2 5 6 2 8 5 O2↑
(3)酸式 滴入最后半滴高锰酸钾溶液,溶液呈浅紫红色,且30 s内不褪色
(5)偏高
1.下列与滴定实验有关的说法中正确的是( )。
A.用NaOH溶液滴定盐酸时,只能用酚酞溶液作指示剂
B.用KMnO4溶液滴定亚硫酸钠溶液的实验中不需要另外加入指示剂
C.用量筒准确量取20.00 mL盐酸
D.用NaOH溶液滴定盐酸时,若滴定结束时俯视刻度,会导致测定结果偏高
答案:B
解析:A项,用氢氧化钠溶液滴定盐酸时,还可以借助甲基橙溶液、pH计等确定滴定终点,错误;B项,高锰酸钾溶液本身有颜色且消耗完后为无色,正确;C项,使用滴定管量取溶液时,可精确到0.01 mL,而量筒只精确到0.1 mL,错误;D项,俯视刻度会导致读数偏小,结果偏低,错误。
2.用已知浓度的NaOH溶液测定某浓度的H2SO4溶液,下表中正确的选项是( )。
选项 锥形瓶中
的溶液 滴定管中
的溶液 选用指
示剂 选用滴
定管
A 碱 酸 甲基橙 乙
B 酸 碱 酚酞 甲
C 碱 酸 石蕊 甲
D 酸 碱 酚酞 乙
D
解析:乙是碱式滴定管,不能盛放酸性溶液,A项错误;甲是酸式滴定管,不能盛放碱性溶液,B项错误;滴定终点时石蕊溶液的颜色变化不明显,故不能选用石蕊作指示剂,C项错误。
3.下列有关酸碱中和滴定的实验操作,不会引起实验误差的是
( )。
A.用蒸馏水洗干净滴定管后,直接盛装标准溶液
B.用蒸馏水洗干净锥形瓶后,用待测液润洗锥形瓶2~3次
C.用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸时,实验时不小心多加了1滴酚酞溶液
D.发现溶液颜色刚好突变就停止滴定,数秒后溶液颜色又变回原色
答案:C
解析:滴定管洗干净后,无论是盛装标准溶液,还是量取待测溶液,都必须用待装溶液润洗2~3次,否则会使标准溶液或待测溶液比原来溶液的浓度偏小,影响结果,A项错误;锥形瓶洗干净后不能用待测液润洗,否则使待测液的物质的量偏大,消耗标准液的体积偏大,从而使所测浓度偏大,B项错误;中和滴定过程中,指示剂通常加2~3滴,多加1滴或少加1滴不会影响实验结果,C项正确;终点时颜色发生突变,且半分钟内不再变回原色,若变回原色,则测定的结果偏低,D项错误。
4.下列说法正确的是( )。
A.若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4溶液和H3PO4溶液,H3PO4溶液的误差更大
B.用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀盐酸
C.准确量取25.00 mL KMnO4溶液,可选用50 mL酸式滴定管
D.用广泛pH试纸测得0.10 mol·L-1 NH4Cl溶液的pH=5.2
答案:C
解析:若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4溶液和H3PO4溶液,由于H2SO4是强酸,H3PO4是弱酸,在稀释相同倍数的过程中,H3PO4继续电离产生H+,使得该溶液中c(H+)比H2SO4溶液中c(H+)大,则H3PO4溶液的pH增加的比H2SO4溶液小,所以测得的H2SO4溶液的pH误差大,A项错误;不能用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 mol·L-1的稀盐酸,准确度不够,应用酸式滴定管准确量取,B项错误;滴定管精确度为0.01 mL,可以用50 mL酸式滴定管准确量取25.00 mL酸性高锰酸钾溶液, C项正确;用广泛pH试纸测得的pH只能取到整数值,D项错误。
5.常温时,向20 mL 0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中逐滴滴加0.1 mol·L-1的NaOH溶液,滴入NaOH溶液的体积与溶液pH的变化如图所示。下列说法正确的是( )。
(已知25 ℃条件下CH3COONa溶液的pH>7)
A.A点的pH=1
B.B点时,c(CH3COO-)=0.05 mol·L-1
C.C点时,V(NaOH溶液)=20 mL
D
解析:CH3COOH是弱电解质,在水溶液中部分电离,0.1 mol·L-1的CH3COOH溶液中c(H+)<0.1 mol·L-1,所以A点溶液pH>1,A项错误;
B点为加入10 mL NaOH溶液,恰好反应生成等浓度的CH3COONa和CH3COOH,溶液呈酸性,此时溶液的总体积约为30 mL,
当加入NaOH溶液为20 mL时,恰好生成CH3COONa,溶液呈碱性,而C点时溶液的pH=7,则C点时V(NaOH溶液)<20 mL,C项错误;
6.某学生用0.200 0 mol·L-1的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作如下:
①用蒸馏水洗涤碱式滴定管,并立即注入NaOH溶液至“0”刻度线以上;
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴处充满液体;
③调节液面至“0”刻度线以下,并记下读数;
④移取20.00 mL待测液注入洁净的还存有少量蒸馏水的锥形瓶中,并加入3滴酚酞溶液;
⑤用标准液滴定至终点,记下滴定管液面读数。
请回答下列问题。
(1)以上步骤有错误的是 (填编号)。若测定结果偏高,其原因可能是 (填字母)。
A.配制标准溶液的固体NaOH中混有KOH杂质
B.滴定终点读数时,仰视滴定管的刻度,其他操作正确
C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知液润洗
D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
(2)判断滴定终点的现象是 。
(3)如图是某次滴定时的滴定管中的液面,其读数为 mL。
(4)根据下表数据,请计算待测盐酸的浓度: mol·L-1。
滴定
次数 待测盐酸
体积/mL 标准烧碱溶液体积/mL
滴定前读数 滴定后读数
第一次 20.00 0.40 20.40
第二次 20.00 2.00 24.10
第三次 20.00 4.00 24.00
答案:(1)① ABCD
(2)滴入最后一滴NaOH溶液时,溶液刚好由无色变为浅红色,且半分钟内不变色
(3)22.60
(4)0.200 0
