内容正文:
教考衔接4 中和滴定曲线分析及应用
[对应学生用书P44]
(1)起点pH=1,说明滴定曲线是用标准碱溶液滴定一定浓度的酸溶液。
(2)半中和点时,V(NaOH)=V(HCl),对应溶液是等浓度NaCl和HCl的混合液,根据元素守恒可得:c(Cl-)=c(Na+)+c(H+)。
(3)反应终点时,V(NaOH)=V(HCl),对应溶液的溶质为NaCl,溶液呈中性(pH=7)。
(1)根据起点溶液pH推测酸(或碱)溶液的起始浓度,若为弱酸(或弱碱),可根据溶液pH及起始浓度,计算平衡常数Ka(或Kb)。
(2)根据半中和点时元素守恒和电荷守恒,确定相关粒子浓度之间的定量关系或大小关系。
(3)根据反应终点时溶液的pH确定判断滴定终点的指示剂,根据电荷守恒及溶液的酸碱性,判断相关离子的浓度大小关系。
应用1 标准酸滴定碱溶液
(经典高考题)室温下,向20.00 mL 0.100 0 mol/L盐酸中滴加0.100 0 mol/L NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图。已知lg5=0.7。下列说法不正确的是( )
A.NaOH与盐酸恰好完全反应时,pH=7
B.选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,可减小实验误差
C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的大
D.V(NaOH)=30.00 mL时,pH=12.3
C 解析:NaOH与盐酸恰好完全反应时,生成强酸强碱盐NaCl,溶液呈中性,pH=7,A正确;选择变色范围在pH突变范围内的指示剂,使指示剂变色点更接近于反应终点,可减小实验误差,B正确;由图可知,甲基红的变色点更接近于反应终点,故选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的小,C错误;V(NaOH)=30.00 mL时,中和盐酸消耗20.00 mL NaOH溶液,此时剩余10.00 mL NaOH溶液,c(NaOH)==0.020 0 mol/L,则有c(H+)= mol/L=5×10-13 mol/L,故pH=13-lg 5=12.3,D正确。
(1)c(HCl)=c(NaOH)=0.100 0 mol/L,恰好完全反应时V(HCl)=V(NaOH)=20.00 mL,溶质为NaCl;
(2)图中甲基红的变色点相比甲基橙,更靠近反应终点;
(3)V(NaOH)=30.00 mL时,中和盐酸消耗20.00 mL NaOH溶液,此时剩余10.00 mL NaOH溶液。
应用2 标准碱滴定混酸溶液
(2023·湖南卷)常温下,用浓度为0.020 0 mol/L的NaOH标准溶液滴定浓度均为0.020 0 mol/L的HCl和CH3COOH的混合溶液,滴定过程中溶液的pH随η[η=]的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A.Ka(CH3COOH)约为10-4.76
B.点a:c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
C.点b:c(CH3COOH)<c(CH3COO-)
D.水的电离程度:a<b<c<d
D 解析:η==1.00,HCl和NaOH恰好中和完全,此时pH=3.38,c(CH3COOH)=×0.020 0 mol/L=0.010 0 mol/L,CH3COOH的电离常数为Ka=≈==1×10-4.76,A正确;点a对应的溶液中的溶质组成为c(NaCl)∶c(CH3COOH)=1∶1,根据元素守恒有c(Na+)=c(Cl-)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH),B正确;点b对应η=1.50,CH3COOH被中和一半,此时溶液中的溶质组成为c(NaCl)∶c(CH3COOH)∶c(CH3COONa)=2∶1∶1,由图像可知溶液呈酸性,说明CH3COOH的电离程度大于CH3COO-的水解程度,则c(CH3COOH)<c(CH3COO-),C正确;η=2.00时,NaOH恰好将HCl和CH3COOH中和完全,η=0→η=2.00过程中,水的电离程度逐渐增大,所以a<b<c,η>2.00时NaOH过量,水的电离被抑制,故点d水的电离程度小于点c,D错误。
(1)η=1.00是半中和点,此时NaOH溶液和HCl溶液恰好完全反应,溶质为等浓度的NaCl和CH3COOH;
(2)η=2.00是反应终点,此时HCl、CH3COOH均与NaOH溶液完全反应,溶质为等浓度的NaCl、CH3COONa;
(3)b点η=1.50,此时HCl完全中和,CH3COOH有一半被NaOH中和,溶质为NaCl、CH3COOH和CH3COONa,且浓度之比为2∶1∶1。
应用3 标准酸滴定盐溶液(衍生应用)
(2022·浙江1月选考卷)某同学在两个相同的特制容器中分别加入20 mL 0.4 mol/L Na2CO3溶液和40 mL 0.2 mol/L NaHCO3溶液,再分别用0.4 mol/L盐酸滴定,利用pH计和压力传感器检测,得到如图曲线:
下列说法正确的是( )
A.图中甲、丁线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸
B.当滴加盐酸的体积为V1mL时(a点、b点),所发生的反应用离子方程式表示为HCO+H+===CO2↑+H2O
C.根据pHV(HCl)图,滴定分析时,c点可用酚酞、d点可用甲基橙作指示剂指示滴定终点
D.Na2CO3和NaHCO3溶液中均满足:c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+)
C 解析:碳酸钠的水解程度大,故碳酸钠溶液的碱性强于碳酸氢钠溶液,碳酸钠与盐酸反应先生成碳酸氢钠,再产生二氧化碳气体,故图中甲、丁线表示向Na2CO3溶液中滴加盐酸,乙、丙线表示向NaHCO3溶液中滴加盐酸,A错误;当滴加盐酸的体积为V1 mL时(a点、b点),所发生的反应为CO+H+===HCO,B错误;根据pHV(HCl)图,滴定分析时,c点的pH在9左右,可用酚酞作指示剂;d点的pH在4左右,可用甲基橙作指示剂指示滴定终点,C正确;根据电荷守恒和元素守恒,则Na2CO3中存在c(OH-)-c(H+)=2c(H2CO3)+c(HCO), NaHCO3溶液中满足c(H2CO3)-c(CO)=c(OH-)-c(H+),D错误。
(1)Na2CO3的水解程度大于NaHCO3的水解程度起点pH:Na2CO3>NaHCO3曲线代表的物质变化;
(2)根据图中c、d点溶液的pH滴定所需指示剂。
[课时提升训练(8)见P178]
学科网(北京)股份有限公司
$$