2010届高三化学一轮考点精讲精析（21）：酸碱中和滴定

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2010届高三化学一轮考点精讲精析
考点21 酸碱中和滴定
考点聚焦
1．掌握酸碱中和滴定的原理及反应实质。
2．学会酸碱中和滴的操作方法步骤和指示剂的选择。所使用的仪器名称和特点、对仪器洗涤的要求。
3．能正确分析实验操作中的误差。
4．培养学生的实验应用能力和分析问题解决问题的能力。
知识梳理
1.中和滴定的概念及原理
(1)概念：用已知物质的量浓度的酸（或碱）来测定未知物质的量浓度的碱（或酸）的方法。
(2)实质：中和反应。
(3)关键：①准确测定 ；
②准确判断 。
（答案：标准液和待测溶液的体积、反应的终点。）
2．中和滴定所用仪器
酸式滴定管、碱式滴定管、锥形瓶、铁架台、滴定管夹、烧杯等
3．试剂：
标准液、待测液、指示剂；指示剂的作用：通过指示剂的颜色变化来确定滴定终点。
指示剂的选择：变色要灵敏、明显，一般强酸滴定强碱用甲基橙，强碱滴定强酸用酚酞。
4．中和滴定的操作（以标准盐酸滴定NaOH为例）
Ⅰ、准备：
1）滴定管：
①检验酸式滴定管是否漏水
②洗涤滴定管后要用标准液洗涤2~3次，并排除管尖嘴处的气泡
③注入标准液至“0”刻度上方2~3cm处
④将液面调节到“0”刻度（或“0”刻度以下某一刻度）
2）锥形瓶：只用蒸馏水洗涤，不能用待测液润洗
Ⅱ、滴定：
①用碱式滴定管取一定体积的待测液于锥形瓶中，滴入1~2滴指示剂
②用左手握活塞旋转开关，右手不断旋转振荡锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色变化至橙色或粉红色出现，记下刻度。
Ⅲ、计算：每个样品滴定2~3次，取平均值求出结果。
Ⅳ、注意点：
①滴速：先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇
②终点判断：当最后一滴刚好使指示剂颜色发生明显的改变而且半分钟内不恢复原来的颜色，即为滴定终点。
5．中和滴定的误差分析
原理：滴定待测液的浓度时，消耗标准溶液多，则结果偏高；消耗标准溶液少，则结果偏低。从计算式分析，当酸与碱恰好中和时，有关系式：c（标）·V（标）·n（标）=c（待）·V（待）·n（待）（c、V、n分别表示溶液物质的量浓度，溶液体积，酸或碱的元数）。故c（待）=，由于 c（标）、n（标）、V（待）、n（待）均为定值，所以c（待）的大小取决于V（标）的大小，V（标）大，则c（待）大，V（标）小，则c（待）小。
6．中和滴定过程中的pH变化和滴定终点的判断
①酸碱滴定过程中，溶液的pH发生了很大的变化。若用标准的强酸溶液滴定未知浓度的强碱溶液，则反应开始时溶液的pH很大，随着强酸的滴入，溶液的pH逐渐减小；当二者恰好中和时溶液的pH为7；当酸过量一滴时，溶液立即变为酸性。若用强碱滴定强酸则恰恰相反。
②根据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化，只要选择合适的指示剂，即可准确判断中和反应是否恰好进行。在实验室里选用的指示剂一般为酚酞，当用酸滴定碱时，恰好中和时颜色由红色刚好褪去；当用碱滴定酸时，恰好中和时颜色由无色变为浅红色。
7．中和滴定实验主要仪器的使用
①中和滴定中使用的滴定管分酸式和碱式两种，使用时不能混用。酸式滴定管还可用于盛其他酸性或具有强氧化性的物质，碱式滴定管还能用于盛装其他碱性物质。
②中和滴定中有关仪器的洗涤，滴定管在使用前经检查后要进行洗涤，须先用自来水洗（必要时用特殊试剂洗）再用蒸馏水洗，然后再用待盛液润洗2～3次。但锥形瓶用蒸馏水洗净后不能再用待盛液润洗，否则将会引起误差。
③要注意滴定管的刻度，0刻度在上，往下越来越大，全部容积大于它的最大刻度值，因为下端有一部分没有刻度。滴定时，所用溶液不得超过最低刻度，也不得一次滴定使用两滴定管酸（或碱），也不得中途向滴定管中添加。
附：中和滴定实验中的误差因素
酸碱中和滴定实验中的误差因素主要来自以下6个方面。
（一）仪器润洗不当
1.盛标准液的滴定管用蒸馏水洗涤后未用标准液润洗。
分析：这时标准液的实际浓度变小了，所以会使其用量有所增加，导致c待测液（物质的量浓度）的测定值偏大。
2.盛待测液的滴定管或移液管用蒸馏水洗涤后未用待测液润洗。
分析：这时实际所取待测液的总物质的量变少了，所以会使标准液的用量减少，导致c待测液的测定值偏少。
3.锥形瓶用蒸馏水洗涤后再用待测液润洗。
分析：这时待测液的实际总量变多了，使标准液的用量增加，导致c待测液的测定值偏大。
（二）读数方法有误
1.滴定前仰视，滴定后俯视。
分析：由图1可知：
仰视时：观察液面低于实际液面。
俯视时：观察液面高于实际液面。
所以滴前仰视V前液偏大，滴后俯视V后测偏小。这样V标准液（V标=V后测－V前测）的值就偏小，导致c待测液偏小。
2.滴定前俯视，滴定后仰视
分析：同理推知V标准液偏大，c待测液偏大。
（三）操作出现问题
1.盛标准液的滴定管漏液。
分析：这样会增加标准液的实际用量，致使c待测液的测定值偏大。
2.盛待测液的滴定管滴前尖嘴部分有气泡，终了无气泡（或前无气泡后有气泡）。
分析：对于气泡的前有后无，会把V标准液的值读大，致使c待测液的值偏大。反之亦反。
3.振荡锥形瓶时，不小心将待测液溅出。
分析：这样会使待测液的总量变少，从而标准液的用量也减少，致使c待测液的值偏小。
4.滴定过程中，将标准液滴到锥形瓶外。
分析：这样会增加标准液的用量，使c待测液的值偏大。
5.移液时，将移液管（无“吹”字）尖嘴处的残液吹入锥形瓶中。
分析：这样会使待测液的总量变多，从而增加标准液的用量，致使c待测液的值偏大。
6.快速滴定后立即读数。
分析：快速滴定会造成：当已达终点时，尚有一些标准液附着于滴定管内壁，而此时立即读数，势必造成标准液过量，而导致c待测液的值偏大。
（四）指示剂选择欠妥
1.用强酸滴定弱碱，指示剂选用酚酞。
分析：由于滴定终点溶液呈酸性，选用酚酞势必造成酸的用量减少，从而导致c待测液的测定值偏小。
2.用强碱滴定弱酸，指示剂选用甲基橙。
分析：同样，由于终点时溶液呈碱性，选用甲基橙也势必造成碱的用量减少，从而致使c弱酸的测定值偏小。
（注：①强酸滴定弱碱，必选甲基橙；②强碱滴定弱酸，必选酚酞；③两强相滴定，原则上甲基橙和酚酞皆可选用；④中和滴定，肯定不用石蕊）
（五）终点判断不准
1.强酸滴定弱碱时，甲其橙由黄色变为红色停止滴定。
分析：终点时的颜色变化应是由黄变橙，所以这属于过晚估计终点，致使c待测液的值偏大。
2.强碱滴定弱酸时，酚酞由无色变为粉红色时立即停止滴定（半分钟后溶液又变为无色）
分析：这属于过早估计终点，致使c待测液的值偏小。
3.滴至终点时滴定管尖嘴处半滴尚未滴下（或一滴标准液附着在锥形瓶内壁上未摆下）
分析：此时，假如把这半滴（或一滴）标准液滴入反应液中，肯定会超过终点。所以，这种情况会使c待测液的值偏大。
（六）样品含有杂质
用固体配制标准液时，样品中含有杂质。
1.用盐酸滴定含Na2O的NaOH样品。
分析：由于1 mol HCl~40 g NaOH，而1 mol HCl~31 g Na2O，所以实际上相当于NaOH质量变大了，最终使w(NaOH)的值偏大。
2.用含Na2CO3的NaOH标准液滴定盐酸。
分析：若以酚酞作指示剂，由于1 mol HCl~40 g NaOH而1 mol HCl~106 g Na2CO3~80 g NaOH，所以这实际上相当于V(NaOH)变大了，最终导致c盐酸的值偏大。
试题枚举
【例1】 有①②③三瓶体积相等、浓度都是1 mol·L－1的HCl溶液，将①加热蒸发至体积减少一半，在②中加入少量CH3COONa固体（加入后溶液仍呈强酸性），③不作改变，然后以酚酞作指示剂，用NaOH溶液滴定上述三种溶液，所消耗的NaOH溶液的体积是（ ）
A．①＝③＞② B．③＞②＞①
C．③＝②＞① D．①＝②＝③
解析：这是一道有关化学实验、酸碱中和滴定、电离平衡移动、盐类水解等的综合题。“陷阱”设在①中，蒸发时溶液中的水分子和HCl分子将同时挥发出来，溶液中盐酸浓度要降低；对于②中加入CH3COONa固体，CH3COO－+H+CH3COOH，但用NaOH溶液中和时，CH3COOH也同时被中和，所以消耗NaOH的体积不会变化。
答案：C
【例2】 取相同体积（0.025 L）的两份0.01 mol·L－1 NaOH溶液，把其中一份放在空气中一段时间后，溶液的pH_________（填“增大”“减小”或“不变”），其原因是_________。
用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液，其中第一份（在空气中放置一段时间）所消耗硫酸溶液的体积为V（A），另一份消耗硫酸溶液的体积V（B），则：
(1）以甲基橙为指示剂时，V（A）和V（B）的关系是：_________；
(2）以酚酞为指示剂时，V（A）和V（B）的关系是：_________。
解析：NaOH溶液放置于空气中，因NaOH与空气中CO2反应造成NaOH减少，故溶液的pH减小。用H2SO4滴定Na2CO3溶液，反应分两个阶段进行：
①H++CO====HCO（此时溶液呈弱碱性）
②H++HCO====CO2↑+H2O（此时溶液呈弱酸性）
滴定过程中，按哪种反应进行，取决于选择的指示剂。
(1）若选用甲基橙作指示剂，因其变色范围在pH=3.1～4.4。故滴定反应按②进行，由关系式：2NaOH Na2CO3CO2↑可知消耗的H2SO4量不变，故答案为V（A）=V（B）。
(2）若选用酚酞作指示剂，酚酞的变色范围为pH=8～10，滴定反应按①进行，由关系式：2NaOHNa2CO3NaHCO3可知消耗H2SO4的量减少，故答案为V（A）＜V（B）。
答案： 减小因NaOH与空气中CO2反应，造成NaOH减少，故溶液pH减小
(1）V（A）=V（B）
(2）V（A）＜V（B）
【例3】测血钙的含量时，可将2.0 mL血液用蒸馏水稀释后，向其中加入足量草酸铵（NH4）2C2O4晶体，反应生成CaC2O4沉淀。 将沉淀用稀硫酸处理得H2C2O4后，再用KMnO4某酸性溶液滴定，氧化产物为CO2，还原产物为Mn2+，若终点时用去20.0 mL 1.0×10－4 mol·
L－1的KMnO4溶液。
(1）写出用KMnO4滴定H2C2O4的离子方程式_______________________。
(2）判断滴定终点的方法是________________________________________。
(3）计算：血液中含钙离子的浓度为________________________________g·mL－1。
解析：因为KMnO4溶液至反应完毕过量时，会使溶液呈紫色，故可用滴入一滴KMnO4酸性溶液由无色变为浅紫色且半分钟不褪色的方法来判断终点。由题意知可能发生反应的离子方程式为：2MnO+5H2C2O4+6H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O、Ca2++C2O====CaC2O4↓、CaC2O4+2H+====Ca2++H2C2O4。
设2 mL血液中含Ca2+的物质的量为x，则
5Ca2+～5CaC2O4～5H2C2O4～2MnO
5 2
x 20.0×10－3 L×1.0×10－4 mol·L－1
x=5.0×10－6 mol，1 mL血液中Ca2+的浓度为=1.0×104 g·mL－1
答案： (1）2MnO+5H2C2O4+6H+====2Mn2++10CO2↑+8H2O
(2）溶液由无色变为浅紫色，且半分钟内不褪色
(3）1.0×10-4
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