第三章 提升课时5 酸碱中和滴定的拓展应用
(每小题5分)
1.氧化还原滴定法是以氧化还原反应为基础的滴定实验。用稀硫酸酸化的0.01 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定某未知浓度的H2C2O4溶液,下列说法错误的是( )
该实验不需要另外加入指示剂
KMnO4标准溶液装入酸式滴定管中
滴定终点时,溶液颜色由紫红色变为无色,并在半分钟内不变色
滴定过程中,加入KMnO4标准溶液应先快后慢,便于观察溶液颜色变化
2.实验室用标准KMnO4溶液滴定未知浓度的FeSO4溶液,下列说法或操作正确的是( )
盛FeSO4溶液的锥形瓶滴定前用FeSO4溶液润洗2~3次
选碱式滴定管量取标准KMnO4溶液,并用碘化钾淀粉溶液做指示剂
滴定前仰视读数,滴定后俯视读数会导致滴定结果偏低
锥形瓶内溶液颜色变化由浅绿色变为紫红色,立即记下滴定管液面所在刻度
3.已知Ag2CrO4是砖红色沉淀,下列滴定反应中,指示剂使用不正确的是( )
用标准FeCl3溶液滴定KI溶液,选择KSCN溶液
用I2溶液滴定Na2SO3溶液,淀粉作指示剂
用AgNO3溶液滴定NaCl溶液,Na2CrO4作指示剂
用H2O2溶液滴定KI溶液,淀粉作指示剂
4.下列滴定中,指示剂的选择或滴定终点颜色变化有错误的是( )
提示:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S===2NaI+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
NaOH溶液 CH3COOH 溶液 酚酞 无色→ 浅红色
HCl溶液 氨水 酚酞 浅红色→无色
酸性KMnO4 溶液 K2SO3溶液 无 无色→ 浅紫红色
碘水 亚硫酸溶液 淀粉 无色→蓝色
5.(9分)已知:KMnO4、MnO2在酸性条件下均能将草酸钠(Na2C2O4)氧化。测定软锰矿中MnO2质量分数的方法是:称取1.20 g软锰矿样品,加入2.68 g草酸钠固体,再加入足量的稀硫酸并加热(杂质不参加反应),充分反应之后冷却,滤去杂质,将所得滤液转移到250 mL容量瓶中并定容。从中取出25.00 mL待测液放入锥形瓶中,再用0.020 0 mol/L KMnO4标准溶液进行滴定,当滴入20.00 mL KMnO4溶液时恰好完全反应。
请回答下列问题:
(1)(2分)在酸性条件下,MnO2将Na2C2O4氧化的离子方程式为___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(3分)0.020 0 mol/L KMnO4标准溶液应注入右图中的________(填“甲”或“乙”)滴定管中;将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定时,眼睛注视___________________________________________________________________
直至滴定终点;判断到达滴定终点的现象是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)(2分)软锰矿中MnO2的质量分数为________。
(4)(2分)若在实验过程中存在下列操作,其中会使所测MnO2的质量分数偏小的是________(填选项)。
A.溶液转移至容量瓶中,未将烧杯、玻璃棒洗涤
B.滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失
C.定容时,俯视刻度线
D.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数
6.(9分)回答下列问题:
(1)(3分)用重铬酸钾法(一种氧化还原滴定法)可测定Fe3O4中的二价铁的含量。若需配制浓度为0.010 00 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液250 mL,应准确称取________(2分) g K2Cr2O7[保留4位有效数字,已知M(K2Cr2O7)=294.0 g·mol-1]。配制该标准溶液时,下列仪器中不必用到的有________(1分)(填序号)。
①电子天平 ②烧杯 ③量筒 ④玻璃棒
⑤容量瓶 ⑥胶头滴管 ⑦移液管
(2)(2分)金属表面处理、皮革鞣制、印染等都可能造成铬污染。六价铬比三价铬毒性高。以下为废水中铬元素总浓度的测定方法:
准确移取25.00 mL含Cr2O和Cr3+的酸性废水,向其中加入足量的(NH4)2S2O8溶液,将Cr3+氧化成Cr2O,煮沸除去过量的(NH4)2S2O8;向上述溶液中加入过量的KI溶液,充分反应后,以淀粉为指示剂,向其中滴加0.015 mol·L-1的Na2S2O3标准溶液,终点时消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
已知测定过程中发生的反应如下:
①2Cr3++3S2O+7H2O===Cr2O+6SO+14H+
②Cr2O+6I-+14H+===2Cr3++3I2+7H2O
③I2+2S2O===2I-+S4O
废水中铬元素的总浓度是________ mg·L-1。
(3)(4分)Na2S2O3是重要的化工原料,易溶于水,在中性或碱性环境中稳定。测定产品(Na2S2O3·5H2O)纯度:
准确称取W g产品,用适量蒸馏水溶解,以淀粉作指示剂,用0.100 0 mol·L-1的碘标准溶液滴定。反应原理为2S2O+I2===S4O+2I-。
①(1分)滴定至终点时,溶液颜色的变化:___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
②滴定起始和终点的液面位置如图所示,则消耗碘标准溶液体积为____________(1分) mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O的相对分子质量为Mr)
________________________________________________________(2分)。
7.(12分)(2023·浙江衢温“51”联盟高二期中联考)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]是一种重要的化学试剂,样品中铁含量的测定可以采用酸性高锰酸钾滴定的方法。高锰酸钾标准溶液可用性质稳定、摩尔质量较大的基准物质草酸钠(Na2C2O4)进行标定。实验步骤如下:
步骤一:先粗略配制浓度约为0.02 mol·L-1的高锰酸钾溶液250 mL;
步骤二:称取草酸钠固体m g放入锥形瓶中,加入适量水溶解并加硫酸酸化,加热到70~80 ℃立即用KMnO4滴定,从而标定KMnO4浓度为0.021 0 mol·L-1;
步骤三:称取样品2.031 g,放入锥形瓶并用适量水溶解,然后分成三等份;
步骤四:用标准KMnO4溶液滴定步骤三所配样品溶液,三次实验达到终点时消耗标准液体积如下:
序号 滴定前读数/mL 滴定后读数/mL
1 0.10 20.15
2 2.20 25.30
3 1.30 21.25
(1)(2分)写出用草酸标定高锰酸钾反应原理的离子方程式___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)(2分)步骤一中至少需要用到的玻璃仪器有烧杯、______________、___________________________________________________________________。
(3)(2分)步骤二中需要对m的值进行预估,你的预估依次是________(填选项)。
a.所加硫酸的体积和浓度
b.反应的定量关系
c.滴定管的最大容量
d.用于溶解草酸钠的水的体积
(4)(2分)在测定过程中,正确的是操作顺序(将正确顺序的字母代号填入横线上):检查是否漏水→蒸馏水洗涤→标准液润洗滴定管→________→________→________→________→到达滴定终点,停止滴定,记录读数。
a.轻轻转动酸式滴定管的活塞,使滴定管尖嘴部分充满溶液,无气泡
b.调整管中液面至“0”或“0”刻度以下,记录读数
c.调整管中液面,用胶头滴管滴加标准液恰好到“0”刻度
d.锥形瓶放于滴定管下,边摇边滴定,眼睛注视锥形瓶内颜色变化
e.装入标准KMnO4溶液至“0”刻度以上2~3 mL,固定好滴定管
f.锥形瓶放于滴定管下,边摇边滴定,眼睛注视滴定管内液面变化
g.将滴定管尖向上弯曲,轻轻挤压玻璃珠使滴定管的尖嘴部分充满溶液至无气泡
(5)(2分)样品中铁元素的质量分数为________。
(6)(2分)以下操作会造成测定结果偏低的是________(填选项)。
A.达到滴定终点读取数据时,俯视滴定管液面
B.锥形瓶未用待测液润洗
C.盛装标准溶液的滴定管,滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
D.溶液颜色变化后,立即读数
提升课时5 酸碱中和滴定的拓展应用
1.C [高锰酸钾标准溶液的颜色为紫红色,高锰酸钾标准溶液与草酸溶液完全反应时溶液有明显的颜色变化,滴定时不需要另外加入指示剂,A正确;高锰酸钾溶液具有强氧化性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管,则滴定时高锰酸钾标准溶液应装入酸式滴定管中,B正确;当高锰酸钾标准溶液与草酸溶液完全反应后,再滴入半滴高锰酸钾标准溶液,溶液由无色变为浅紫红色,并在半分钟内不变色说明达到滴定终点,C错误;滴定过程中,加入高锰酸钾标准溶液时,应先快后慢,便于观察溶液颜色变化,确定反应是否达到滴定终点,D正确。]
2.C [滴定操作时锥形瓶只需水洗干净即可,不能用待测液润洗,A项错误;标准KMnO4溶液应用酸式滴定管量取,不用添加任何指示剂,B项错误;实验时,读数前仰后俯,导致读数体积小于实际消耗的标准溶液体积,所测溶液浓度将偏低,C项正确;确定滴定终点时,需溶液由浅绿色变为紫红色,且30 s内溶液颜色不再发生变化,才可以确定滴定终点,D项错误。]
3.D [铁离子与碘离子反应,生成亚铁离子和碘单质,KSCN溶液遇铁离子显红色,当溶液显红色时,说明碘离子反应完全,达到滴定终点,故A正确;淀粉遇碘单质显蓝色,当溶液显蓝色时,说明亚硫酸根离子已经被碘单质充分氧化,碘单质剩余,达到滴定终点,故B正确;Ag2CrO4是砖红色沉淀,当溶液中有砖红色沉淀时,待测液中的氯离子被充分沉淀,银离子剩余,故C正确;待测液中的碘离子被双氧水氧化生成碘单质,即开始滴定就出现蓝色,蓝色加深,碘离子反应完全时,蓝色不再加深,但是不易观察,不能判断滴定终点,故D错误。]
4.B [A项,锥形瓶中为酸,加入酚酞无色,达到滴定终点,溶液显碱性,溶液变为浅红色,故现象为无色→浅红色,正确;B项,锥形瓶中为碱,达到滴定终点,溶液显酸性,应选择指示剂甲基橙,现象是溶液由黄色变为橙色,错误;C项,高锰酸钾为紫色,滴入酸性高锰酸钾前溶液无色,到达滴定终点为浅紫红色,故现象为无色→浅紫红色,正确;D项,碘遇淀粉变蓝色,加入碘水前无色,滴加碘水反应至终点,碘过量遇淀粉呈蓝色,正确。]
5.(1)MnO2+C2O+4H+===Mn2++2CO2↑+2H2O
(2)甲 锥形瓶中溶液颜色变化 锥形瓶中溶液恰好由无色变成浅紫红色,且30秒内不褪色
(3)72.5% (4)BC
解析 (1)酸性条件下,MnO2将Na2C2O4氧化,生成锰离子、二氧化碳和水,反应的离子方程式为MnO2+C2O+4H+===Mn2++2CO2↑+2H2O。(2)高锰酸钾具有强氧化性,应装在酸式滴定管中,甲是酸式滴定管,乙是碱式滴定管;眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色变化,以准确判断滴定终点。(3)2.68 g Na2C2O4的物质的量n(Na2C2O4)=0.02 mol,反应中消耗KMnO4的总量n(KMnO4)=cV=0.020 0 mol·L-1×20×10-3 L×=4×10-3 mol,MnO~Mn2+~5e-,MnO2~Mn2+~2e-,Na2C2O4~2CO2~2e-,根据得失电子守恒有2n(Na2C2O4)=2n(MnO2)+5n(KMnO4),即0.02 mol×2=2n(MnO2)+5×4×10-3 mol,则n(MnO2)=0.01 mol,m(MnO2)=0.01 mol×87 g/mol=0.87 g,所以软锰矿中MnO2的质量分数为×100%=72.5%。(4)溶液转移至容量瓶中,未将烧杯、玻璃棒洗涤,会导致配制的样品溶液的溶质物质的量减小,滴定时消耗的高锰酸钾溶液偏小,测定的二氧化锰的含量结果偏高,A错误;滴定前尖嘴部分有一气泡,滴定终点时消失,滴定时消耗的高锰酸钾标准液体积偏大,测定的二氧化锰含量偏低,B正确;定容时,俯视刻度线,会导致配制的样品溶液的体积偏小,溶液的浓度偏大,用高锰酸钾溶液滴定时,消耗的高锰酸钾溶液的体积偏大,测定的二氧化锰含量偏低,C正确;滴定前仰视读数,滴定后俯视读数,高锰酸钾溶液的体积读数会偏小,测定的二氧化锰含量偏高,D错误。
6.(1)0.735 0 ③⑦ (2)208
(3)①由无色变蓝色,半分钟内不褪色 ②18.10 %
解析 (1)m(K2Cr2O7)=0.010 00 mol·L-1×0.250 L×294.0 g·mol-1=0.735 0 g。配制浓度为0.010 00 mol·L-1的溶液,量筒的精确度不够。移液管是用于精确量取某特定体积(如5 mL、10 mL、20 mL)液体的仪器,它在该溶液配制中没有用处。(2)根据已知的离子反应①、②、③和有关数据,可以将关系式Cr3+~3S2O(Na2S2O3)当作化学方程式用于有关计算。n(Na2S2O3)=0.015 mol·L-1×20.00×10-3 L=3×10-4 mol,则n(Cr3+)=1×10-4 mol。m(Cr)=1×10-4 mol×52 g·mol-1=5.2×10-3 g=5.2 mg。废水中铬元素总浓度为5.2 mg/0.025 L=208 mg·L-1。(3)②由题图可知,滴定所消耗的碘标准溶液的体积为18.10 mL-0.00 mL=18.10 mL。由2S2O+I2===S4O+2I-可知,n(S2O)=2n(I2),所以W g产品中的n(Na2S2O3·5H2O)=0.100 0 mol·L-1×18.10×10-3 L×2=3.62×10-3 mol,则产品的纯度:(3.620×10-3 Mr/W)×100%=%。
7.(1)2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O
(2)玻璃棒 量筒
(3)bc (4)e→a→b→d (5)17.4% (6)AD
解析 (1)MnO(H+)→Mn2+、Na2C2O4→CO2反应中其他元素没有得、失电子,据Mn和C的化合价变化分析,MnO与Na2C2O4的物质的量之比为2∶5,再据原子守恒和电荷守恒可知:草酸标定高锰酸钾反应原理的离子方程式:2MnO+5H2C2O4+6H+===2Mn2++10CO2↑+8H2O;(2)粗略配浓度为0.02 mol·L-1的高锰酸钾溶液250 mL步骤有计算、称量、溶解、冷却等操作,一般用托盘天平称量,用药匙取用药品,用量筒量取水在烧杯中溶解,冷却,并用玻璃棒搅拌,所以至少需要用到的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、量筒;(3)步骤二中需要根据滴定管的最大容量,确定可能用到的KMnO4的体积,粗略计算出其物质的量,并通过反应的定量关系计算用到的草酸钠的量,故答案为bc;(4)滴定步骤包含检漏、洗涤、润洗、注液、调液、读数、滴定,滴定终点,接下来的排列顺序为:e→a→b→d;(5)实验达到终点时消耗标准液体积分别为:20.15 mL-0.1 mL=20.05 mL,25.30 mL-2.2 mL=23.1 mL(舍去),21.25 mL-1.3 mL=19.95 mL,平均体积=(20.05 mL+19.95 mL)÷2=20.0 mL,根据MnO+8H++5Fe2+===Mn2++5Fe3++4H2O,可知MnO~5Fe2+,样品中铁元素质量分数为:
w=×100%≈17.4%;(6)达到滴定终点读取数据时,俯视滴定管液面,标准液体积偏小,结果偏低,A正确;锥形瓶未用待测液润洗,对结果无影响,B错误;盛装标准溶液的滴定管,滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,消耗标准液体积偏大,结果偏大,C错误;溶液颜色变化后,立即读数,消耗标准液体积偏小,结果偏小,D正确。