3.2水的电离和溶液的PH 课件 2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

第三章 水溶液中的离子反应和平衡 第3课时 酸碱中和滴定 第二节 水的电离和溶液的pH 情境导入 实验室有一瓶标签损坏的NaOH溶液，如何准确测出NaOH溶液的浓度呢？ 【问题1】需测得哪些数据能计算出c(NaOH)？ n(H+)=n(OH-) 即c(H+)·V(HCl)=c(OH-) ·V(NaOH) c(OH-)= 已知0.100 0 mol/L 可供选择的仪器及药品有：0.100 0mol/L盐酸、酚酞溶液、胶头滴管、量筒、烧杯 OH- +H+ = H2O 待测定 量取一定体积 今日学习目标 1、如何测定实验中消耗酸的体积？ 2、反应无明显现象时，如何判断反应是否完全？ 酸碱中和滴定的概念和原理 1、概念：利用中和反应，用已知浓度的酸/碱来测定未知浓度的碱/酸的浓度。 2、原理：H+ + OH- = H2O，中和反应中H+与OH-的物质的量相等。 n ( H+ )= n ( OH - ) 即c(H+)·V(H+) = c(OH-)·V(OH-) 3、待测液的浓度计算：c待测＝ 若为一元强酸强碱 c(酸)·V(酸)=c(碱) ·V(碱) 标准液 待测液 酸碱中和滴定实验仪器 思考：在下列仪器中选出能够准确量取溶液体积的仪器 【问题2】你认为中和滴定实验要如何准确测量实验中消耗酸的体积？ 最小分刻度：0.1 mL 可估读到 0.01 mL 10mL 0.1mL 量筒和胶头滴管操作繁琐，精确度不高，请画图设计新的实验仪器。 0.100 0mol/L盐酸 滴定管的构造 酸式滴定管 碱式滴定管 玻璃塞 带玻璃球的乳胶管 标注温度、量程 “0”刻度线在上，越往下读数越大 ① 读数精确度：0.01mL ② 酸式滴定管盛装：酸性、强氧化性试剂 碱式滴定管盛装：碱性试剂 注意： 酸式滴定管不能用于装碱性溶液 碱式滴定管不能用于装酸性溶液或会腐蚀橡胶的溶液（如强氧化性的溶液） 全部盛满溶液时，体积大于所标容积 及时练习 读出以下液体体积的读数 7.52mL 9.1mL 10 8 量筒 7 8 滴定管 量筒没有“0”刻线，读数由下往上读，量筒的精确值是0.1mL。 滴定管从上往下读，可精确到0.01mL。 酸碱中和滴定实验确定滴定终点 几种常用指示剂的变色范围 【问题3】反应无现象时，如何判断中和反应什么时候“恰好”反应完全（即判断滴定终点）？ 方法：在待测溶液中加入酸碱指示剂 【困惑】强酸与强碱“恰好”反应时，所得溶液的pH＝7，用酚酞作指示剂时，实际滴定终点的pH＝8.2，那么可以将滴定终点当成“恰好”反应的点吗？ pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH变色范围 甲基橙 红色 橙色 黄色 3.1-4.4 石蕊 红色 紫色 蓝色 5.0-8.0 酚酞 无色 浅红色 红色 8.2-10.0 1滴=0.05mL 酸碱中和滴定实验指示剂的选择 pH 12 10 8 6 4 2 10 20 30 40 反应终点 V[HCl(aq)]/mL 突变范围 0 酚酞 甲基橙 V[HCl(aq)]/mL 19.98 20.00 20.02 pH 10 7 4 误差 -0.1% 0 +0.1% 由曲线可以看出，在酸、碱中和滴定过程中，溶液的pH在接近滴定终点时有一个突变过程，在此范围内，滴加很少的酸(或碱)——半滴，溶液的pH就有很大的变化，能使指示剂的颜色变化明显，所以即使酚酞、甲基橙的变色不在恰好中和的pH＝7的点上，但体积差距很小，可以忽略不计。 酸碱中和滴定——半滴操作 为什么滴定接近终点时，一次只能加入半滴标准液？ 半滴≈0.02ml 用0.200 0 mol/L盐酸滴定20.00 mL 0.200 0 mol/LNaOH溶液 少加半滴时： c(OH-) ＝ n(OH-) V总 0.2000 mol/L×0.02 mL 40 mL = ＝1×10-4 mol/L 溶液中剩余 n(OH-) = 半滴标准液中 n(H+) pH=10 多加半滴时： c(H+) ＝ n(H+) V总 0.2000 mol/L×0.02 mL 40 mL = ＝1×10-4 mol/L pH=4 酸碱中和滴定实验指示剂的选择 4、指示剂选择原则：在突变范围内指示剂有明显的颜色变化。 特别提醒：使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致，一般不选择石蕊，变色现象不明显。 pH 1 2 3.1 4.4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH变色范围 甲基橙 红色 橙色 黄色 3.1-4.4 石蕊 红色 紫色 蓝色 5.0-8.0 酚酞 无色 浅红色 红色 8.2-10.0 甲酸碱 太简单 待测溶液中加入酸碱指示剂 及时练习——挑战高考 1、（2018全国III卷， 第10题）用标准HCl溶液滴定 NaHCO3溶液来测定其浓度，选择酚酞为指示剂。 2、（2016全国I卷）向20.0 mL 0.10mol·L－1氨水中滴入0.10mol·L－1盐酸，选用酚酞为指示剂。 3、（2003年春季高考理综题）以下是几种酸碱指示剂变色的PH范围：①甲基橙3.1～4.4 ②甲基红4.1～6.2 ③酚酞8.2～10，现用0.100mol·L－1NaOH溶液滴定浓度相近的甲酸时，上述指示剂( ) A. 都可以用 B. 只能用③ C. 可以用①或② D. 可以用②或① X X B 考点得分 滴定终点判断的答题模板 当滴入最后一滴×××标准溶液后，溶液由××色变成××色，且半分钟内不褪色，说明达到滴定终点。 点拨：滴定终点的判断 ①盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液（用甲基橙作指示剂），当滴入最后一滴盐酸时，溶液的颜色由黄色变为橙色，且半分钟内不变色，说明达到滴定终点。 ②NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸（用酚酞作指示剂），当滴入最后一滴NaOH溶液时，溶液的颜色由无色变为粉红色，且半分钟内不变色，说明达到滴定终点。 酸碱中和实验操作 （1）查漏：使用前先检查滴定管活塞是否漏水。 （2）润洗：滴定管在加入反应液之前，先用蒸馏水洗涤干净，然后分别用所要盛装的溶液润洗滴定管2～3遍。 （3）装液：分别将反应液加入相应滴定管中，使液面位于滴定管“0”刻度线以上2～3mL处。 （5）调液面，记数据：在滴定管下放一烧杯，调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满反应液，然后调节滴定管液面使其处于某一刻度，准确读取数值并记录。 （4）排气泡：调节活塞，使滴定管尖嘴部分充满反应液 酸式滴定管→快速放液； 碱式滴定管→乳胶管向上翘起 活动一：阅读教材89页，归纳总结滴定管的使用方法及酸碱中和滴定的实验操作步骤。 控制活塞 锥形瓶 内溶液颜色变化 摇动锥形瓶 注意：①滴速：先快后慢，当接近终点时，应一滴一摇，甚至半滴一摇，利用锥形瓶内壁承接尖嘴处悬挂的半滴溶液。 ②终点的判断：滴入最后一滴标准液，指示剂变色，且在半分钟内不变回原色，视为滴定终点。 （6）滴定操作： 酸碱中和实验操作 滴定管：标准液 锥形瓶：待测液加1-2滴指示剂 （7）数据处理：为减少实验误差，重复实验2～3次，求出所用标准溶液体积的平均值，然后再计算待测液的物质的量浓度。 酸碱中和实验操作 滴定管实际滴出的溶液体积=滴定后的读数V2-滴定前的读数V1 注意：起始液面不一定要到0刻度，也可以是0刻度下某一位置 巧记巧学 中和滴定记忆口决 先查漏液再润洗，装液排气调液面; 左手活塞右手瓶，瓶不润洗要记清； 眼看颜色手不停，三十秒钟要记清。 为何滴定管滴定前必须用待测液润洗？ 锥形瓶不能用待测液或标准液润洗 有时你会抱怨：何时才能到滴定终点？ 有时你会迫不及待，怎么颜色还不改变？ 但只要你专注用心做好每一步， 未来和终点就会在你的指尖实现！ 小结——中和滴定步骤 (2)滴定阶段： (3)数据处理阶段： (1)准备阶段： 计算待测液浓度 记录末读数V2 滴加标准液直至颜色发生变化，且半分钟不变 滴定管：酸式/碱式滴定管：检漏→水洗→润洗→装液→赶气泡→调液面→记录初始读数V1 锥形瓶：水洗→装待测液→加指示剂 c(标)·V(标) V(aq) = c(待 ) 无润洗！ 酸碱中和滴定实验数据计算 为减少实验误差，平行滴定三次，记录相关数据，求所用标准液体积的平均值，计算待测液的浓度。 滴定 次数 待测NaOH溶液的体积/mL 已知浓度HCl溶液0.103 2mol/L 滴定前读数 滴定后读数 体积/mL 25.00 25.00 25.00 3 2 1 0 0 0 27.84 27.84 27.85 27.85 27.83 27.83 将三次滴定的HCl溶液体积取平均值：27.84ml c(NaOH) = c(HCl) ·V[HCl(aq)] V[NaOH(aq)] 0.025 00 L 0.103 2 mol/L×0.027 84 L ＝ 0.114 9 mol/L ＝ V=V(后)-V(前) 舍弃相差比较大的值 细节决定成败 友情提示： 1、中和滴定终点是指示剂颜色发生突变的点，但不一定是酸碱恰好中和的点。通常有一定误差(允许误差)。 2、滴定停止后，颜色变化必须等待半分钟。 3、滴定管装液前必须用酸/碱润洗2~3次。 4、锥形瓶只需水洗，不用待测液润洗。 明辨是非 (1)滴定接近终点时，滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁 ________ (2)滴定管盛标准溶液时，调液面一定要调到“0”刻度________。 (3)KMnO4溶液应用碱式滴定管盛装 ________。 (4)用碱式滴定管准确量取20.00 mL的NaOH溶液________。 (5)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________。 (6)中和滴定操作中所需标准溶液越浓越好，指示剂一般加入2～3 mL________。 (7)中和滴定实验时，滴定管、锥形瓶均用待测液润洗________。  X X  X X X 滴定管读数误差分析 滴定管正确的读数方法是视线、刻度线、凹液面最低点在同一水平线上。试分析下列图示读数对滴定结果的影响： (1)如图Ⅰ，开始仰视读数，滴定完毕俯视读数，滴定结果会偏小 (2)如图Ⅱ，开始俯视读数，滴定完毕仰视读数，滴定结果会偏大 V=V(后)-V(前) 酸碱中和滴定误差分析 步骤 操作 V标准 c待测 洗涤 酸式滴定管未用标准溶液润洗 ____ ____ 碱式滴定管未用待测溶液润洗 ____ ____ 锥形瓶用待测溶液润洗 ____ ____ 锥形瓶洗净后还留有蒸馏水 _____ ______ 取液 放出碱液的滴定管开始有气泡，放出液体后气泡消失 _____ _____ 以用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例： 变大 偏高 变小 偏低 变大 偏高 不变 无影响 变小 偏低 活动二： c待测＝ ，c标准和V待测均为定值，所以c待测的误差主要来自V标准 n(H+)不变 滴定 酸式滴定管滴定前有气泡，滴定终点时气泡消失 ____ ____ 振荡锥形瓶时部分液体溅出 ____ ____ 部分酸液滴出锥形瓶外 ____ ____ 溶液颜色较浅时滴入酸液过快，停止滴定后再加一滴NaOH溶液无变化 ____ ____ 读数 滴定前读数正确，滴定后俯视读数(或前仰后俯) ____ ____ 滴定前读数正确，滴定后仰视读数(或前俯后仰) ____ ____ 变大 偏高 变小 偏低 变大 偏高 变大 偏高 变小 偏低 变大 偏高 酸碱中和滴定误差分析 以用标准盐酸滴定待测氢氧化钠溶液为例： 酸碱中和滴定误差分析 若先配制NaOH标准液，滴定未知浓度的盐酸，配制NaOH标准液时： 步骤 操作 V标准 c待测 配制NaOH 标准液 NaOH固体部分潮解 NaOH固体中含有不与酸反应的杂质（如NaCl） NaOH固体中含有与酸反应的杂质（Na2CO3） NaOH固体中含有与酸反应的杂质（Na2O） 变大 偏高 变大 偏高 变大 偏高 变小 偏低 计算每克杂质对应的标准溶液的溶质的量或中和待测液的能力。 对点练习 1、在一支50 mL酸式滴定管中盛入0.1 mol／L HCl溶液，其液面恰好在20 mL刻度处。若把滴定管中的溶液全部放入锥形瓶中，滴人3滴酚酞试液，然后以0.1 mol／L NaOH溶液进行滴定，当溶液刚好变为浅红色时，消耗NaOH镕液的体积（ ） A．等于20 mL B．小于20 mL C．等于30 mL D．大于30 ml D 题型一：滴定管的结构 2、用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时，下列实验操作会引起测量结果偏高的是（ ） ①用天平称量氢氧化钠固体时，将小烧杯放在右盘，砝码放在左盘，并移动游码使之平衡 ②配制烧碱溶液时，将称量后的氢氧化钠固体溶于水，立即移入容量瓶，将洗涤烧杯的液体注入容量瓶后，加蒸馏水至刻度线 ③滴定前滴定管中无气泡，滴定后有气泡 ④酸式滴定管用蒸馏水洗后，未用标准液润洗 ⑤读取滴定管终点读数时，仰视刻度线 A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．②④⑤ D．③④⑤ C 题型二：中和滴定误差分析 对点练习 3、下图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．酚酞不能用作本实验的指示剂 B．盐酸的物质的量浓度为1 mol·L-1 C．P点时恰好完全中和，溶液呈中性 D．曲线b是氢氧化钠溶液滴定盐酸的曲线 题型三：酸碱中和滴定曲线 对点练习 C 第1课时 水的电离 $$