2021高考化学鲁科版一轮复习教师用书第八章第2课时　酸碱中和滴定及其拓展应用

第2课时　酸碱中和滴定及其拓展应用

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考点一　酸碱中和滴定的实验原理和操作步骤

1.实验原理

(1)原理:c待= (以一元酸与一元碱的滴定为例)。

(2)酸碱中和滴定的关键

①准确测定标准液和待测液的体积;

②准确判断滴定终点。

2.实验操作

以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例

(1)滴定前的准备

(2)滴定

(3)终点判断

等到滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点并记录标准液的体积。

(4)按上述操作重复2～3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=计算。

[名师点拨] 中和滴定曲线示例图及解题方法

(1)示例图像

(以0.100 0 mol/L NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol/L 盐酸为例)

(2)巧抓“四个点”突破滴定曲线问题

①抓反应“一半”点,判断是什么溶质的等量混合。

②抓“恰好”反应点,生成什么溶质,溶液呈什么性,是什么因素造成的。

③抓溶液“中性”点,生成什么溶质,哪种反应物过量或不足。

④抓反应“过量”点,溶质是什么,判断谁多、谁少。

考法一　滴定操作及误差分析

[典例1] (2019·湖北部分重点中学上学期开学考)下列有关滴定操作的说法正确的是(　　)

A.用25 mL滴定管进行中和滴定时,用去标准液的体积为21.7 mL

B.用标准的KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取标准KOH溶液进行滴定,则测定结果偏低

C.用标准的KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含有NaOH杂质,则测定结果偏高

D.用未知浓度的盐酸滴定标准的KOH溶液时,若读取读数时,滴定前仰视,滴定到终点后俯视,会导致测定结果偏高

解析:滴定管精确值为0.01 mL,读数应保留小数点后 2位,A项错误;用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,洗净碱式滴定管后直接取标准KOH溶液进行滴定,由于没有润洗,标准液浓度减小,消耗标准液体积增大,则测定结果偏高,B项错误;所用的固体KOH中混有NaOH,由于相同质量的氢氧化钠和氢氧化钾,氢氧化钠的物质的量大于氢氧化钾的物质的量,故所配的溶液的OH-浓度偏大,导致消耗标准液的体积偏小,则测定结果偏低,C项错误;用未知浓度的盐酸滴定标准的KOH溶液时,若滴定前仰视读数,滴定至终点后俯视读数,导致消耗的盐酸体积偏小,依据c(酸)=可知测定结果偏高,D项正确。

答案:D

[对点精练1] 用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列各操作中会引起实验误差的是(　D　)

A.滴定前酸式滴定管需用标准盐酸润洗

B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入一定体积的NaOH溶液后进行滴定

C.往盛有20.00 mL NaOH溶液的锥形瓶中,滴入几滴酚酞指示剂后进行滴定

D.用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用NaOH溶液润洗,然后装入一定体积的NaOH溶液

解析:锥形瓶内存有少量蒸馏水,但待测液中溶质的物质的量不变,消耗标准液的体积不变,B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。

考法二　滴定曲线分析

[典例2] (2016·全国Ⅰ卷)298 K时,在20.0 mL 0.10 mol·L-1 氨水中滴入0.10 mol·L-1的盐酸,溶液的pH与所加盐酸的体积关系如图所示。已知 0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%,下列有关叙述正确的是(　　)

A.该滴定过程应该选择酚酞作为指示剂

B.M点对应的盐酸体积为20.0 mL

C.M点处的溶液中c()=c(Cl-)=c(H+)=c(OH-)　

D.N点处的溶液中pH<12

解析:酚酞的变色范围是8.2～10.0,又因为NH4Cl是强酸弱碱盐,水解显酸性,故正好中和时溶液显酸性,故盐酸的量不足时溶液可能就褪色了,使测量值偏小,故应用甲基橙作指示剂;当加入盐酸 20.0 mL 时正好生成NH4Cl,因为的水解使溶液pH<7,而M点对应pH=7,故加入盐酸少于20.0 mL;由电荷守恒知:c()+c(H+)=c(OH-)+c(Cl-),又因pH=7,故c(H+)=c(OH-),所以c()=c(Cl-),但c()=c(Cl-)>c(H+)=c(OH-);由 0.10 mol·L-1氨水的电离度为1.32%可知:c(OH-)=0.10 mol·L-1×1.32%=0.001 32 mol·L-1,所以c(H+)=

mol·L-1> mol·L-1=1.0×10-12 mol·L-1,故pH<12。

答案:D

[对点精练2] (2018·浙江4月选考)在常温下,向 10 mL 浓度均为0.1 mol·L-1的NaOH和Na2CO3混合溶液中滴加 0.1 mol·L-1的盐酸,溶液pH随盐酸加入体积的变化如图所示。下列说法正确的是(　B　)

A.在a点的溶液中:c(Na+)>c()>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)

B.在b点的溶液中:2n()+n(HC)<0.001 mol

C.在c点的溶液pH<7,是因为此时HC的电离能力大于其水解能力

D.若将0.1 mol·L-1的盐酸换成同浓度的醋酸,当滴至溶液的pH=7时:c(Na+)=c(CH3COO-)

解析:向NaOH和Na2CO3混合溶液滴加0.1 mol·L-1盐酸时,反应过程为OH-+H+H2O, +H+HC,HC+H+H2CO3。加入盐酸体积为 5 mL 时,溶液中溶质NaCl∶NaOH∶Na2CO3=1∶1∶2,溶液中离子浓度大小应为 c(Na+)>c(C)>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),A错误;溶液的pH=7时,电荷守恒:c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)+c(Cl-),化简可得2c(C)+c(HC)=c(Na+)-c(Cl-),即2n(C)+n(HC)=n(Na+)-n(Cl-)=0.003 mol-n(Cl-),pH=7时,盐酸体积大于20 mL,故n(Cl-)>0.002 mol,所以2n(C)+n(HC)<0.001 mol 成立,B正确;c点pH小于7是因为反应生成的H2CO3电离能力大于HC水解能力,C错误;把盐酸换成同浓度的醋酸,滴至溶液pH=7时,电荷守恒为c(Na+)+c(H+)=2c(C)+c(HC)+c(OH-)+c(CH3COO-),c(Na+)与c(CH3COO-)不相等,D错误。

考点二　酸碱中和滴定的拓展应用

1.沉淀滴定

2.氧化还原滴定

(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。

(2)使用指示剂及终点时颜色变化

考法一　沉淀滴定原理的应用

[典例1] (2018·全国Ⅲ卷)用0.100 mol·L-1AgNO3滴定 50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲线如图所示。下列有关描述错误的是(　　)

A.根据曲线数据计算可知Ksp(AgCl)的数量级为10-10

B.曲线上各点的溶液满足关系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)

C.相同实验条件下,若改为0.040 0 mol·L-1 Cl-,反应终点c移到a

D.相同实验条件下,若改为0.050 0 mol·L-1 Br-,反应终点c向b方向移动

解析:由题图可知,当AgNO3溶液的体积为 50.0 mL 时,溶液中的c(Cl-)略小于 10-8 mol·L-1,此时混合溶液中 c(Ag+)==2.5×10-2 mol·L-1,故Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)≈2.5×10-2×10-8=2.5×10-10,A正确;因反应过程中有沉淀生成,溶液中必然存在平衡AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),故曲线上的各点均满足c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl),B正确;根据Ag++Cl-AgCl↓可知,达到滴定终点时,消耗AgNO3溶液的体积为=20.0 mL,C错误;相同实验条件下,沉淀相同量的Cl-和Br-消耗的AgNO3的量相同,由于Ksp(AgBr)<Ksp(AgCl),当滴加相等量的Ag+时,溶液中c(Br-)<c(Cl-),故反应终点c向b方向移动,D正确。

答案:C

[对点精练1] 莫尔法是一种沉淀滴定法,以K2CrO4为指示剂,用标准硝酸银溶液滴定待测液,进行测定溶液中Cl-的浓度。已知:

(1)滴定终点的现象是                                

                                                　。 

(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可选为滴定指示剂的是　　　　(填字母)。 

A.NaCl B.BaBr2 C.Na2CrO4

刚好达到滴定终点时,发生反应的离子方程式为                          

                                                               　。 

解析:(1)根据沉淀滴定法的原理,可知溶液中Ag+和Cl-先反应,Cl-消耗完后再和指示剂反应生成Ag2CrO4砖红色沉淀,由此可知滴定终点时的颜色变化。

(2)当用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液时,所选择的指示剂和Ag+反应所生成沉淀的溶解度应大于AgSCN的溶解度,由题给数据可以看出溶解度比AgSCN大的有AgCl和Ag2CrO4,但由于AgCl是白色沉淀,所以应选择Na2CrO4为指示剂,这样在滴定终点时沉淀的颜色会有明显的变化(白色→砖红色)以指示滴定刚好达到终点,此时反应的离子方程式为2Ag++CrAg2CrO4↓。

答案:(1)滴入最后一滴标准溶液,生成砖红色沉淀,且30 s内无变化

(2)C　2Ag++CrAg2CrO4↓

考法二　氧化还原滴定原理的应用

[典例2] (2018·全国Ⅱ卷节选)测定三草酸合铁酸钾 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O中铁的含量。

(1)称量m g样品于锥形瓶中,溶解后加稀H2SO4酸化,用 c mol·L-1KMnO4 溶液滴定至终点。滴定终点的现象是　                 。 

(2)向上述溶液中加入过量锌粉至反应完全后,过滤、洗涤,将滤液及洗涤液全部收集到锥形瓶中。加稀H2SO4酸化,用c mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗 KMnO4溶液 V mL。该晶体中铁的质量分数的表达式为　                 。 

解析:(1)滴定终点的现象是有粉红色出现且半分钟内不变色。

(2)加入锌粉后将Fe3+还原为Fe2+,再用KMnO4溶液滴定,将Fe2+氧化为Fe3+,Mn转化为Mn2+:

Fe2+Fe3+～e-

MnMn2+～5e-

可得关系式:5Fe2+～Mn

已知n(Mn)=cV×10-3 mol

则n(Fe2+)=5cV×10-3 mol

则m(Fe2+)=5cV×10-3×56 g

该晶体中铁的质量分数w(Fe)= ×100%=×100%。

答案:(1)粉红色出现　(2)×100%

[对点精练2] (2018·全国Ⅲ卷改编)称取1.200 0 g某硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O),用100 mL容量瓶配成样品溶液。取 0.009 50 mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液20.00 mL,硫酸酸化后加入过量KI,发生反应:Cr2+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O。然后用硫代硫酸钠样品溶液滴定至淡黄绿色,发生反应:I2+2S2S4+2I-。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1位小数)。 

解析:加入淀粉溶液作指示剂,淀粉遇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。

由反应Cr2+6I-+14H+3I2+2Cr3++7H2O、

I2+2S2S4+2I-,得关系式:

Cr2　～　3I2　　～　　6S2

 1 6

 0.009 50 mol·L-1×0.02 L 0.009 50 mol·L-1×0.02 L×6

硫代硫酸钠样品溶液的浓度=,样品的纯度为

×100%=95.0%。

答案:蓝色褪去　95.0