酸碱中和滴定
【学习目标】
1、掌握酸碱中和滴定的原理;
2、初步掌握酸碱中和滴定的方法。
【典型例题】
类型一、仪器的使用和指示剂的选择
例1 、用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考下图,从下表中选出正确选项( )
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
石蕊
乙
B
酸
碱
酚酞
甲
C
碱
酸
甲基橙
甲
D
酸
碱
酚酞
乙
【答案】C、D
【解析】本题考查中和滴定中酸式滴定管、碱式滴定管和酸碱指示剂的选择。甲为酸式滴定管,乙为碱式滴定管,酸性溶液、强氧化性溶液(如KMnO4溶液)一般装在酸式滴定管中,碱性溶液一般装在碱式滴定管中。指示剂的选择比较复杂。一般情况下,强碱滴定强酸用酚酞指示剂,强酸滴定强碱用甲基橙或酚酞指示剂。当指示剂可以有多种选择时,选择的指示剂最好是到达滴定终点时由浅变深发生变化。中和滴定时,一般情况下是把已知物质的量浓度的标准溶液滴入待测的未知浓度的溶液中,但把未知物质的量浓度的溶液滴入已知物质的量浓度的溶液中,只要操作正确,也可以求得待测溶液的浓度。
【点拨】在中和滴定实验中,已知浓度的标准液是放在锥形瓶中还是滴定管中是人为规定的,只要指示剂和滴定管能够和实验要求相符合(指示剂变色范围在终点pH突变范围之内,滴定管不过大或过小)即可。
举一反三:
【变式1】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
类型二、中和滴定的操作及误差分析
例2、 (2019 天津一中)某学生用0.100 mol·L-1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作可分解为如下几步:
A.移取20.00 mL待测盐酸溶液注入洁净的锥形瓶,并加入2~3滴酚酞;
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,调节滴定管尖嘴使之充满溶液;
D.取标准KOH溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2 cm~3 cm;
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KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。
就此实验完成填空:
(1)正确操作步骤的顺序是(用序号字母填写)________ 。
(2)上述B步骤操作的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)上述A步骤操作之前,若先用待测溶液润洗锥形瓶,则滴定结果________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。
(4)判断到达滴定终点的实验现象是________。
【思路点拨】酸碱中和滴定的实验操作的第一步先检查滴定管是否漏液,然后润洗滴定管。
【答案】(1)BDCEAF (2)洗去附着在滴定管内壁上的水,防止将标准液稀释而带来误差 (3)偏高
(4)溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
【解析】(1)正确的操作顺序为:BDCEAF。
(2)无论是盛放标准液还是待测液的滴定管都必须润洗,因为滴定管内壁上附着的蒸馏水会对放入的溶液稀释而引起测定误差。
(3)A步骤操作之前,若先用待测液润洗锥形瓶,将使锥形瓶内壁上附着待测液,导致待测液的实际体积大于20.00 mL,最终在滴定过程中消耗的标准液偏多,使测定结果偏高。
(4)本实验中采用酚酞作指示剂,故当溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色,即达到了滴定终点。
【总结升华】本题考查的是酸碱中和滴定的实验操作过程。
举一反三:
【变式1】用标准盐酸滴定待测烧碱,下列错误操作将对c(碱)有何影响?(用“偏高”“偏低”或“无影响”等填空):
A、盛标准酸的滴定管尖嘴部分有气泡未排除就开始滴定________;
B、振荡时液体飞溅出来________;
C、开始读标准酸时用仰视________;
D、终点读标准酸时用俯视________;
E、滴定前盛放NaOH溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥________。
【答案】A、偏大 B、偏小 C、偏小 D、偏小 E、无影响
【变式2】(2019 西城检测)实验室有一瓶混有氯化钠的氢氧化钠固体试剂,经测定氢氧化钠的质量分数约为82%,为了验证其纯度,用浓度为0.2 mol·L-1的盐酸进行滴定,完成下列问题:
(1)称取5.0 g该氢氧化钠固体样品,配成500 mL溶液备用。
(2)将标准盐酸装在25.00 mL的________滴定管中,调节液面位置在“0”刻度以下,并记录下刻度。
(3)取20.00 mL待测液。该项实验操作使用的主要仪器有________。用酚酞作指示剂时,滴定到溶液颜色由________色刚好变成________色为止。
(4)滴定达终点后,记下盐酸用去20.00 mL,计算氢氧化钠的质量分数为________。
(5)试分析上述滴定误差可能由下列哪些实验操作引起________(填序号)。
A.转移待测液至容量瓶时,未洗涤烧杯
B.酸式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接装盐酸
C.滴定时反应器摇动太激烈,有少量液体溅出
D.滴定到终点时,滴定管尖嘴悬有气泡
E.滴定开始时读数仰视,终点时读数俯视
【答案】(2)酸式 (3)碱式滴定管、锥形瓶 红 无
(4)80% (5)ACE
【解析】待测液的浓度为:(0.2 mol·L-1×0.02 L)÷0.02 L=0.2 mol·L-1,5.0
g该氢氧化钠固体样品中含有NaOH的质量为:0.2 mol·L-1×0.5 L×40 g·mol-1=4.0 g,故样品中NaOH的质量分数为:4.0 g÷5.0 g ×100%=80%,比实际值低。由此可判断问题(5),滴定过程中待测液的损失及标准液体积的减少都将导致测定结果偏低。
【巩固练习】
1.下列实验操作和数据记录都正确的是( )
A.用托盘天平称量时,将NaOH固体放在右盘内的纸上,称得质量为10.2 g
B.用25 mL碱式滴定管量取高锰酸钾溶液,体积为16.60 mL
C.用干燥的广泛pH试纸测稀盐酸的pH=3.2
D.用10 mL量筒量取NaCl溶液,体积为9.2 mL
2.(2019 北京八中)实验室用标准盐酸溶液测定某NaOH溶液的浓度,用甲基橙作指示剂,下列操作中可能使测定结果偏低的是( )
A.酸式滴定管在装酸液前未用标准盐酸溶液润洗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.锥形瓶内溶液颜色变化由黄色变橙色,立即记下滴定管液面所在刻度
D.盛NaOH溶液的锥形瓶滴定前用NaOH溶液润洗2~3次
3.右图中,曲线a和b是盐酸与氢氧化钠的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
B.P点时反应恰好完全,溶液呈中性
C.曲线a是盐酸滴定氢氧化钠的滴定曲线
D.酚酞不能用作本实验的指示剂
4.将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,如图示意混合溶液有关量或性质的变化趋势,其中错误的是( )
5.某研究小组为测定食用白醋中醋酸的含量进行如下操作,其中正确的是( )
A.用碱式滴定管量取一定体积的待测白醋放入锥形瓶中
B.称取4.0 g NaOH固体放入1000 mL容量瓶中,然后加水至刻度,配成1.00 mol·L―1 NaOH标准溶液
C.用NaOH溶液滴定白醋,使用酚酞作指示剂,溶液颜色恰好由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色时,为滴定终点
D.滴定时眼睛要注意着滴定管内NaOH溶液的液面变化,防止滴定过量
6.(2019 广东汕头模拟)如图所示用一定浓度的NaOH溶液Y滴定10 mL一定物质的量浓度的盐酸X,依据图示推出X和Y的物质的量浓度是下列各组中的( )
A
B
C
D
X物质的量浓度/mol·L-1
0.12
0.04
0.03
0.09
Y物质的量浓度/mol·L-1
0.04
0.12
0.09
0.03
7.已知常温、常压下,饱和CO2的水溶液的pH=3.9,则可推断用标准的盐酸溶液滴定NaHCO3水溶液时,适宜选用的指示剂及滴定终点时颜色变化的情况是( )
A、石蕊,由蓝变红 B、甲基橙,由橙变黄
C、酚酞,红色褪去 D、甲基橙,由黄变橙
8.某同学用0.1mol/L NaOH溶液滴定0.1mol/L盐酸,如达到滴定终点时不慎多加了1滴NaOH(1滴溶液的体积约为0.05mL),继续加水至50mL,所得溶液的pH是( )
A、4 B、7.2 C、10 D、11.3
9.下列几种情况,对中和滴定结果无影响的是( )
A、装待测液的锥形瓶中有蒸馏水
B、滴定管尖嘴部分在滴定前有气泡
C、盛标准酸的滴定管未用标准酸润洗
D、滴定前仰视读数,滴定后俯视读数
10.(2019 广东高考)准确移取20.00mL某待测HCl溶液于锥形瓶中,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定,下列说法正确的是
A.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入NaOH溶液进行滴定
B.随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液PH由小变大
C.用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定
D.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏小
二、填空题
1.(1)图Ⅰ表示10 mL量筒中液面的位置,A与B,B与C刻度间相差1 mL,如果刻度A为4,量筒中液体的体积为________mL。
(2)图Ⅱ表示50 mL滴定管中液面的位置,如果液面处的读数是a,则滴定管中液体的体积(填代号)________mL。
A.是a mL B.是(50-a) mL
C.一定大于a mL D.一定大于(50-a) mL
2.某学生做中和滴定实验的过程如下:①取一支碱式滴定管;②用蒸馏水洗净;③加入待测的NaOH溶液;④记录液面刻度读数;⑤用酸式滴定管精确放出一定量标准酸液;⑥置于未经标准酸液润洗的洁净锥形瓶中;⑦加放适量蒸馏水;⑧加入酚酞试液2滴;⑨滴定时,边滴边摇动;⑩边注视滴定管内液面的变化;⑾当刚滴到溶液由无色变成粉红色时,即停止滴定;⑿记录液面刻度读数;⒀根据滴定管的两次读数得出NaOH溶液的体积为22 mL。指出上述实验过程中的错误之处________(用编号表示)。
3.充满HCl的烧瓶做完喷泉实验后得到的稀盐酸,用标准碳酸钠溶液滴定这种盐酸测定它的准确浓度,请你回答下列问题:
(1)用标准Na2CO3溶液滴定这种盐酸时,Na2CO3溶液应装在________式滴定管中,若用甲基橙作指示剂,达到滴定终点时,溶液从________色变为________色。
(2)现配制三种浓度的标准Na2CO3溶液,你认为最合适的是下列第________种。
①2.500 mol·L-1 ②0.25 mol·L-1 ③0.025 mol·L-1
(3)配制Na2CO3标准溶液的主要操作步骤为:计算→称量→溶解→________→洗涤(并将洗涤液移入容量瓶)→________→________→将配制好的溶液倒入试剂瓶中,贴上标签。
(4)若采用上述合适的标准Na2CO3溶液滴定,用c(Na2CO3)表示,滴定时实验数据列表如下:
实验次数编号
待测盐酸体积/mL
滴入Na2CO3溶液体积/mL
1
20.00
18.80
2
20.00
16.95
3
20.00
17.05
①求这种待测稀盐酸的物质的量浓度(用数据和符号列式即可):c(HCl)= ________。
②排去碱式滴定管中气泡的方法应采用如图所示操作中的________,然后轻轻挤压玻璃球使尖嘴部分充满碱液。
③在上述实验中,下列操作(其他操作正确)会造成测定结果偏高的有________。
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.碱式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失
4.(2019 西城检测)乙二酸俗名草酸,某化学学习小组的同学欲探究测定草酸晶体(H2C2O4·xH2O)x值。通过查阅资料该小组同学发现,草酸易溶于水,水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定:
2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。
该组同学设计了滴定的方法测定x值。
①称取1.260 g纯草酸晶体,将其酸制成100.00 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放人锥形瓶中,再加入适量的稀H2SO4。
③用浓度为0.1000 mol/L的KMnO4标准溶液进行滴定,达到终点时消耗10.00 mL。
请回答:
(1)滴定时,KMnO4标准液装在右图中的________(填“甲”或“乙”)滴定管中。
(2)本实验滴定达到终点的标志是________。
(3)通过上述数据,计算出x=________。
讨论:①若滴定终点时俯视滴定管刻度,则由此测得的x值会________(填“偏大”“偏小”或“不变”,下同)。
②若滴定时所用的K2MnO4溶液因久置而导致浓度变小,则由此测得的x值会________。
5.下列实验操作能引起误差,对中和滴定结果的影响为:
㈠.来自滴定管操作产生的误差:
(1)滴定管用蒸馏水洗后,未用标准液润洗__________
(2)滴定管未用待测液润洗 __________
(3)盛标准液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡________
㈡.来自锥形瓶操作产生的误差:
(1)锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液洗_______
(2)锥形瓶未洗净,残留有与待测液中溶质反应的少量物质_________
(3)待测液加水稀释__________
㈢.读数带来的误差:
(1)用滴定管量取待测液
①先俯视后仰视________ ②先仰视后俯视_________
(2)标准液
①先俯视后仰视________ ②先仰视后俯视_________
㈣.来自配制标准产生的误差
(1)NaOH已部分潮解_________
(2)NaOH中含有杂质
①杂质不与盐酸反应_________
②所含杂质消耗1 mol盐酸需质量大于40g__________
③所需杂质消耗1 mol盐酸需质量小于40g__________
【答案与解析】
1.D
【解析】用托盘天平称量时,物质应放在左盘,A错;因为KMnO4溶液具有强氧化性,可腐蚀橡皮管,B错;广泛pH试纸只能测pH为整数,C错。
2.C
【解析】实验结果的误差分析依据为:,A项中标准液体积偏大,c(NaOH)偏高;B项中标准液体积偏大,c(NaOH)偏高;C项中溶液颜色由黄色变橙色,立即停止,则滴定有可能是局部过量造成,摇动锥形瓶,仍显黄色,这样V(HCl)偏低,c(NaOH)偏低;D项中锥形瓶用NaOH润洗后,消耗HCl的量偏多,c(NaOH)偏高。
3.B
【解析】pH=1的盐酸对应的物质的量浓度为0.1 mol/L,A项错;盐酸和NaOH溶液完全反应时形成NaCl溶液,呈中性,B项正确;曲线a是用NaOH溶液滴定盐酸的曲线,b是用盐酸滴定NaOH溶液的曲线,通常用酚酞作指示剂,C、D两项错。
4.D
【解析】本题综合考查酸碱中和反应过程溶液的温度、pH、导电能力、反应物的浓度的变化。由于中和反应放热,所以溶液的温度逐渐升高,当酸碱恰好中和时,溶液温度达到最大值,再加入NaOH稀溶液,溶液温度逐渐下降;将氢氧化钠稀溶液滴加到醋酸稀溶液中,溶液的pH逐渐增大,最终无限接近NaOH溶液的pH;氢氧化钠与醋酸反应生成强电解质,醋酸被恰好中和后,再滴加氢氧化钠溶液,导电性增大的幅度变大,最终基本不变;反应过程中CH3COOH的浓度逐渐减小到0时,NaOH的浓度才逐渐增大,最终无限接近原氢氧化钠溶液的浓度。
5.C
【解析】白醋呈酸性,应用酸式滴定管量取,A项错;容量瓶是一种量具,不能用作反应或溶解的容器,B项错;白醋显酸性,不能使无色酚酞变色,CH3COONa呈弱碱性,能使酚酞呈浅红色,C项正确;在中和滴定过程中,眼睛应注意锥形瓶内溶液的颜色变化,不应注意滴定管内溶液的液面变化,D项错。
6.D
【解析】观察图知,当NaOH溶液的体积为30 mL时正好中和,根据c1V1=c2V2,V1∶V2=10 mL∶30 mL=1∶3,则c1∶c2=3∶1,故B、C选项被排除。又由于加入20 mL NaOH时,溶液pH已达到2,设HCl的物质的量浓度为3c,NaOH物质的量浓度为c,则=10-2 mol·L-1,c=0.03 mol·L-1。
7.D
【解析】甲基橙的变色范围在pH=3.1~4.4,与该滴定后溶液的pH=3.9接近,应选择甲基橙作指示剂,因滴定时溶液pH由大到小,故甲基橙由黄变橙,正确答案为:D。
8.C
【解析】多加1滴NaOH, OH-过量,溶液中c(OH-)为:
c(OH-)==10-4mol/L
pOH=4 pH=10 应选择C。
由此可以推知:若少滴加1滴NaOH,H+过量,溶液中c(H+)为:
c(H+)==10-4mol/L
pH=4
小结:强酸和强碱恰好完全中和溶液pH=7,若多加1滴或少加1滴NaOH溶液中pH增大或减少3个单位,因此滴定终点既使不是恰好中和,也是在实验允许误差范围内(0.1%)。
9.A
【解析】对待测液的浓度测定有无影响,关键是分析对和的影响,更进一步是标准浓度有无变化,标准液体积是否准确,待测液体积是否准确:从A选项分析,和均无变化,故无影响;B选项标准液体积发生了改变;C选项标准液浓度发生了变化;D选项由于不是平视读数,使标准液所消耗的体积与实验中的实际不符,这些均使变化,故均有影响。
10. B
A:滴定管用蒸馏水洗涤后,没有用标准液洗涤,装入NaOH溶液进行滴定会造成NaOH溶液的浓度变小,用量增多,结果偏大。
B:酸中滴入碱,溶液的碱性增强,酸性减弱,溶液pH由小变大。
C:用酚酞作指示剂,锥形瓶中溶液开始是无色的,当锥形瓶中溶液由无色变红色,而且半分钟内不褪色时,证明滴定达到了滴定终点。
D:滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,造成碱的用量偏多,则测定结果偏大。
二、填空题
1.(1)3.2 (2)D
【解析】(1)量筒的刻度是由下到上按从小到大的顺序排列。“0”刻度应在最下方,未标出,当刻度A为4时,B为3。因此体积为3.2 mL;
(2)滴定管的刻度是由上到下按从小到大的顺序排列。“0”刻度在最上端,且最大刻度到尖嘴部分之间无刻度,当读数为a mL时,滴定管中液体的体积应大于(50.00-a )mL。
2.③⑩⑾⒀
【解析】③应用待测NaOH溶液润洗滴定管后,再装液体。⑩滴定时应注视锥形瓶内液体的颜色变化以及滴定的速度。⑾滴定终点时溶液变成粉红色且半分钟内不褪色。⒀体积的读数应读到小数点后两位如22.00 mL。
3.(1)碱 红 橙 (2)③ (3)转移 定容 摇匀
(4) 丙 D
【解析】第(2)问中充满HCl烧瓶做喷泉实验所得盐酸的物
质的量浓度为:与之相匹配的为③(误差小);第(4)问中实验1数据偏大,应剔除。
4.【答案】(1)甲
(2)当滴入最后一滴KMnO4溶液时,溶液由无色变为紫色,且半分钟内不褪色,即达滴定终点
(3)2 偏大 偏小
5. 【解析】以一元强酸和一元强碱为例,若C1:标准液浓度;V1:标准液体积,V2:待测液体积,则其计算公式为C2=。误差分析时,关键是看所分析因素使哪个值发生了何种变化。
㈠.如滴定管用蒸馏水洗后,未用标准液润洗,肯定使C1减小,但计算时仍带入的原值,所以使测定结果偏高。
(1)滴定管用蒸馏水洗后,未用标准液润洗 偏高
(2)滴定管未用待测定液润洗 偏低
(3)盛标准液的滴定管滴定前有气泡,滴定后无气泡 偏高
㈡.来自锥形瓶操作产生的误差:
(1)锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液洗。 偏高
(2)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
(3)待测液加水稀释 无影响
㈢.读数带来的误差:
(1)用滴定管量取待测液
①先俯视后仰视 偏低 ②先仰视后俯视 偏高
(2)标准液
①先俯视后仰视 偏高 ②先仰视后俯视 偏低
㈣.来自配制标准产生的误差
(1)NaOH已部分潮解 偏高
(2)NaOH中含有杂质
①杂质不与盐酸反应 偏高
②所含杂质消耗1 mol盐酸需质量大于40g 偏高(例如:Na2CO3、NaHCO3)
③所需杂质消耗1 mol盐酸需质量小于40g 偏低(例如:Na2O)