内容正文:
第二节水的电离和溶液的pH
题型01水的电离与水的离子积常数及影响因素
题型02水电离出的c(H+)和c(OH-)的计算
题型03溶液的酸碱性的判断
题型04溶液pH及其计算
题型05酸碱中和滴定原理及实验操作
题型06酸碱中和滴定数据处理及误差分析
题型07酸碱中和滴定原理的应用
题型08中和滴定曲线分析
题型01水的电离与水的离子积常数及影响因素
1.水的电离
电离方程式为:2H2OH3O++OH-,简写为H2OH++OH-。
2.溶液中的微粒:
盐酸中有:H+、Cl-、OH-、H2O
氨水中有:NH4+、OH-、H+、H2O、NH3·H2O
3.水的离子积常数
当水的电离达到平衡时,电离产物OH-与H+浓度之积是一个常数,计作KW,KW叫做水的离子积常数,简称水的离子积。
KW只与温度有关,温度越高,水的离子积常数越大;
水的离子积不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
常温时,KW==1×10-14100℃时,KW==1×10-12
4.水的电离方程式:H2OH++OH-,水的电离是吸热过程。
(1)升高温度,水的电离平衡正向移动,Kw增大;
(2)向水溶液中加入酸或碱,水的电离平衡逆向移动,Kw不变;
【典例1】(25-26高二上·江苏扬州·月考)某温度下,水中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。pOH=-lgc(OH-)。下列说法不正确的是
A.b点温度高于25℃
B.b点温度下,pH=11的CH3COONa溶液中,由水电离出的c(H+)=10-2 mol·L−1
C.仅升高温度,可从b点变为a点
D.b点所处温度下,0.1 mol·L−1 KOH溶液的pH=13
【变式1-1】(23-24高二上·江苏扬州·期中)水是最宝贵的资源之一,下列表述正确的是
A.c(H+)=1×10−6mol·L−1的水一定呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸,可抑制水的电离
D.一定温度下,向水中加入碱,可使水的离子积减小
【变式1-2】(24-25高二上·江苏镇江·期末)时水的电离达到平衡:H2OH++OH-△H>0,下列叙述不正确的是
A.将水加热,增大
B.向水中加入少量硫酸氢钠固体,水的电离受到抑制
C.某溶液中由水电离出的氢离子浓度为,则该溶液一定显碱性
D.向水中滴入少量溶液,平衡逆向移动,降低
【变式1-3】(24-25高二下·江苏无锡·月考)下图为不同条件下水的电离平衡曲线。
下列说法正确的是
A.将纯水从室温冷却至5℃,可以使其从A点变化为C点
B.常温下,将NaCl溶液蒸发一部分水,可以使其从A点变化为B点
C.若某温度下Kw = 1.0×10−13,则此时0.1mol·L−1 KOH溶液的pH为12
D.在90℃时,中性溶液的pH可能大于7
题型02水电离出的c(H+)和c(OH-)的计算
1.酸、碱抑制水的电离,使水的电离程度增大;
体系
纯水
向纯水中加入少量稀盐酸
向纯水中加入少量氢氧化钠溶液
c(H+)
1×10-7mol/L
增大
减小
c(OH-)
1×10-7mol/L
减小
增大
c(H+)与c(OH-)的大小
c(H+)=c(OH-)
c(H+)>c(OH-)
c(H+)<c(OH-)
2.水电离的c(H+)或c(OH-)的计算技巧(25℃时)
(1)中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1。
(2)酸或碱溶液:酸、碱抑制水的电离,酸溶液中求c(OH-),即==c(OH-),碱溶液中求c(H+),即==c(H+),计算出溶液中的c(H+)和c(OH-),数值小的为水电离的c(H+)或c(OH-)数值。
(3)可水解的盐溶液:水解的盐促进水的电离,故等于显性离子的浓度,计算出溶液中的c(H+)和c(OH-),数值大的为水电离的c(H+)或c(OH-)数值。
(3)酸式盐溶液
酸式根以电离为主:==c(OH-)。
酸式根以水解为主:==c(OH-)。
【典例2】(23-24高二下·江苏江阴·月考)常温时,在0.01 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中,由水电离出的H+浓度是
A.5×10-13 mol/L B.0.02 mol/L C.1×10-7 mol/L D.1×10-12 mol/L
【变式2-1】(24-25高二上·江苏连云港·期中)我国科学家在一颗距离地球100光年的行星上发现了不可思议的“水世界”,引起了全球科学界的轰动。下列有关说法正确的是
A.温度升高,水的电离平衡正向移动,增大,溶液呈酸性
B.常温下,的盐酸溶液中,
C.由水电离出的时,溶液一定呈中性
D.向水中加入固体后(溶液温度不变),增大,水的电离程度增大
【变式2-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)我国科学家在一颗距离地球100光年的行星上发现了不可思议的“水世界”,引起了全球科学界的轰动。下列有关说法错误的是
A.温度升高,水的电离平衡正向移动,增大,但溶液仍然保持中性
B.室温下,pH=4的盐酸溶液中,
C.由水电离出的时,溶液不一定呈中性
D.向水中加入固体后(溶液温度不变),水的电离程度减小
【变式2-3】(24-25高二上·江苏南京·月考)水是最常见的溶剂。下列说法正确的是
A.0℃时,
B.向水中加入盐酸,变小
C.将纯水加热至80℃,变大、pH变小
D.常温下的中,由水电离出的
题型03溶液的酸碱性的判断
1.溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)的相对大小决定
c(H+)=c(OH-)时,溶液呈中性;
c(H+)>c(OH-)时,溶液呈酸性;
c(H+)<c(OH-)时,溶液呈碱性;
2.溶液的pHpH=﹣lgc(H+)
常温时,KW==1×10-14,
pH
溶液的酸碱性
pH<7
溶液呈酸性,pH越小,酸性越强
pH=7
溶液呈中性
pH>7
溶液呈碱性,pH越大,碱性越强
注意:溶液的pH一定要注意温度。
【典例3】(24-25高二上·江苏南京·月考)下列溶液一定呈中性的是
A.pH=7的溶液
B.c(H+)=c(OH-)=10-6mol·L-1溶液
C.使石蕊试液呈紫色的溶液
D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液
【变式3-1】(23-24高二上·江苏·月考)下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是
A.PH=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有=mol/L
C.c(H+)=c(OH-)时溶液呈中性
D.在100℃时,纯水中PH﹤7,因此显酸性
【变式3-2】(24-25高二下·江苏徐州·期中)下列溶液一定显酸性的是
A.使甲基橙变黄的溶液
B.的溶液
C.由水电离出的的溶液
D.的溶液
【变式3-3】(22-23高二上·江苏南通·期中)一定温度下,满足下列条件的溶液一定呈酸性的是
A.的溶液 B.能溶解的溶液
C.的溶液 D.滴加酚酞无明显变化的溶液
题型04溶液pH及其计算
知识积累
1.pH计算公式:pH=-lg c(H+),如:c(H+)=1.0×10-5 mol·L-1的酸性溶液pH=5。
2.pH意义:pH越大,溶液碱性越强;pH越小,酸性越强。
3.溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)
【特别提醒】pH的范围为0~14,即只有c(H+)或c(OH-)≤1 mol·L-1时才能适用。
4.测量方法
(1)酸碱指示剂法
酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pH范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围,不能准确测定出pH的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂
变色范围(pH)
遇酸的颜色
遇碱的颜色
甲基橙
3.14.4
红色(pH<3.1)
黄色(pH>4.4)
石蕊
5.08.0
红色(pH<5.0)
蓝色(pH>8.0)
酚酞
8.210.0
无色(pH<8.2)
红色(pH>10.0)
(2)pH试纸法:
①种类
a.广泛pH试纸:其pH范围是1~14(最常用)。
b.精密pH试纸:其pH范围较窄,可判别0.2或0.3的pH差值。
c.专用pH试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。
②使用方法:用镊子夹取一小块试纸放在干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,30s变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH。
(3)pH计测量法,pH计又称酸度计,可以用来精密测量溶液的pH。测得的溶液pH可以是整数或小数。
5.溶液pH的计算
(1)单一溶液的pH计算
①强酸溶液:如HnA,设浓度为c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg (nc)。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c mol·L-1,c(H+)= mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg (nc)。
(2)混合溶液pH的计算类型
①两种强酸混合:直接求出c(H+)混,再据此求pH。c(H+)混=。
②两种强碱混合:先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。c(OH-)混=。
③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=。
(3)稀释后溶液pH的变化规律
①对于强酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH增大n个单位,即pH=a+n(a+n<7)。
②对于强碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH减小n个单位,即pH=b-n(b-n>7)。
③对于弱酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH的范围是:a<pH<a+na+n<7)(即对于pH相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化的程度大)。
④对于弱碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH的范围是:b-n<pH<b(b-n>7)(即对于pH相同的强碱和弱碱稀释相同倍数,强碱pH变化的程度大)。
(4)25 ℃时,将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,pH酸+pH碱=14-lg,现举例如下:
V酸∶V碱
c(H+)∶c(OH-)
pH酸+pH碱
10:1
1∶10
15
1∶1
1∶1
14
1:10
10∶1
13
【典例4】(23-24高二下·江苏泰州·月考)下列关于电解质溶液归纳总结正确的是
①将等浓度的硫酸和醋酸均升高相同温度(不考虑醋酸的挥发)二者pH均增大
②t℃时,pH=6的溶液中,
③将KCl溶液从常温加热到80℃,溶液的pH变小,但仍然呈中性
④常温下,甲、乙都是强电解质,已知甲溶液的pH是乙溶液pH的两倍,则甲、乙溶液等体积混合,混合液的pH可能等于7
⑤常温下,由水电离出的,则该溶液可能是稀盐酸
⑥用湿润的pH试纸分别测量和的pH值,的误差大
⑦用pH试纸测量NaClO溶液的pH值为11
⑧常温下pH=10的某碱溶液,取1mL稀释到100mL,稀释后pH为a,则a≥12
⑨某温度下纯水中,则该温度下0.1mol/L的盐酸的pH=1
A.③④⑤⑨ B.①②④⑧ C.③⑤⑥⑦ D.④⑥⑧⑨
【变式4-1】(23-24高二上·江苏·月考)常温下,0.1mol/L某一元酸(HA)溶液中c(OH-)/c(H+)=1×10-10,下列叙述正确的是
①该溶液的pH=1 ②该溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-11 ③向该溶液中加入NaA溶液,所得溶液的pH减小 ④pH=4的盐酸和pH=4的HA分别稀释100倍后的pH前者大于后者 ⑤取pH=4的盐酸和pH=4的HA各10mL,分别与足量的Zn反应,放出H2的体积:盐酸>HA ⑥水的电离程度:pH=2的HA溶液小于pH=2的H2SO4溶液 ⑦常温下,pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,混合液中c(H+)>c(OH-) ⑧将0.1mol/L的HA溶液加水稀释,不是所有离子浓度增均增大
A.④⑦⑧ B.②⑤⑧ C.③⑥⑦ D.④⑥⑧
【变式4-2】(24-25高二上·江苏南京·期中)常温下,溶液和盐酸相比,下列说法错误的是
A.前者,后者
B.分别取等体积的两种溶液混合,
C.稀释至原体积的100倍,两溶液中均变成原溶液中的0.01倍
D.水电离的浓度均为
【变式4-3】(24-25高二上·江苏苏州·月考)常温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氧化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.分别取1 mL稀释至10 mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
C.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pH均增大
D.将a L溶液②和b L溶液④混合后,若所得溶液,则
题型05酸碱中和滴定原理及实验操作
1.酸碱中和滴定原理(以一元酸与一元碱滴定为例)
依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法
c待测=
2.酸碱中和滴定相关仪器:
(1)酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、洗瓶等;
a. 酸式滴定管 b. 碱式滴定管
(2)使用滴定管的注意事项
①酸式滴定管下端的玻璃活塞能耐酸和强氧化剂的腐蚀,故其可用于盛装酸性或强氧化性溶液,不能盛装 碱性溶液 ;
②碱式滴定管一般盛装 碱性溶液 ;
③滴定管的“0”刻度在上,滴定管下端没有刻度,所以滴定管的实际容积大于它的标定溶剂。滴定管度数时要估读到0.01ml。
④滴定管所盛装的标准液或待测液润洗2~3次,否则滴定管内壁附着的蒸馏水会稀释反应液,影响测定结果。
3.滴定前的准备工作
①检查:先检查酸、碱滴定管是否漏水。
②润洗:先用水将滴定管洗涤干净,再分别用待装液润洗2~3次。
③装液:将酸、碱分别装入滴定管,使液面位于0刻度以上2~3 mL处。
④调液:调节活塞或玻璃球,赶气泡,使液面处于0刻度或0刻度以下。
⑤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.滴定
5.指示剂的选择
(1)中和反应恰好完全反应的时刻叫滴定终点。为准确判断滴定终点,必须选用变色明显、变色范围的pH与终点的pH相一致的酸碱指示剂。通常选用酚酞或甲基橙,而不选用颜色变化不灵敏的石蕊。
(2)中和滴定中,酸碱指示剂的用量及颜色变化
滴定
种类
选用的
指示剂
指示剂
用量
滴定终点
颜色变化
滴定终点
判断标准
强酸滴
定强碱
甲基橙
2~3滴
黄色→橙色
当指示剂恰好变色并在半分钟内不恢复原色时,即认为达到滴定终点
酚酞
红色→无色
强酸滴
定弱碱
甲基橙
黄色→橙色
强碱滴
定强酸
甲基橙
红色→黄色
酚酞
无色→粉红色
强碱滴
定弱酸
酚酞
无色→粉红色
6.滴定终点的判断:
当滴入最后半滴标准液时,刚好使锥形瓶中的溶液颜色恰好发生变化,且半分钟内不变色,即到滴定终点,重复上述滴定操作2~3次。
【典例5】(24-25高三上·江苏南通·月考)室温下,为测定锥形瓶中20.00 mL NaOH溶液的浓度,滴加酚酞作指示剂,用0.1000 mol·L-l HCl标准溶液进行滴定。下列说法正确的是
A.由浓盐酸稀释后获得的稀盐酸,其准确浓度可以直接由计算得到
B.到达滴定终点时,溶液由无色变为粉红色
C.越接近滴定终点,溶液pH的变化幅度越大
D.若盛装HCl标准溶液的酸式滴定管水洗后未用待装液润洗,则会使所测NaOH溶液的浓度偏小
【变式5-1】(23-24高二上·江苏·月考)利用下列实验装置及药品能完成相应实验的是
目的
A.测定某盐酸的浓度
B.测定某溶液的浓度
装置或操作
目的
C.记录滴定终点读数:
D.排除滴定管内气泡
装置或操作
A.A B.B C.C D.D
【变式5-2】(23-24高二下·江苏无锡·月考)下列说法正确的是
A.用图示仪器Ⅰ准确量取25.00mL酸性KMnO4溶液
B.装置Ⅱ可用于已知浓度的氢氧化钠溶液测定未知浓度盐酸的实验
C.中和滴定时,滴定管用所盛装的待装液润洗2~3次
D.中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶
【变式5-3】(23-24高二上·江苏盐城·期中)某学生用0.1mol/L的盐酸标准溶液测未知浓度的NaOH,其操作分解为如下几步:
A.移取20mL待测NaOH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.把盛有标准溶液的酸式滴定管固定好,调节滴定管尖嘴使之充满溶液
D.取标准盐酸溶液注入酸式滴定管至0刻度以上2~3cm
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,用标准盐酸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B→ →C→E→ →F。(用序号字母填写)
(2)用0.1mol/L盐酸的标准溶液测未知浓度的NaOH,滴定时左手控制活塞,两眼注视 内溶液颜色的变化,直到滴定终点。
(3)判断到达滴定终点的实验现象是:滴加最后一滴标准液,溶液由 ,且半分钟内不变色。
题型06酸碱中和滴定数据处理及误差分析
1.数据处理:滴定操作重复二至三次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=计算。
【特别提醒】异常数据舍弃,其他数据求平均值,减小误差。
2.误差分析
(1)误差分析的方法
依据原理c(标准)·V(标准)=c(待测)·V(待测),得c(待测)=,因为c(标准)与V(待测)已确定,所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。
(2)常见误差分析
以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例,常见的因操作不正确而引起的误差有:
A、仪器洗涤
①酸式滴定管水洗后,未润洗(偏高);②酸式滴定管水洗后,误用待测液润洗(偏高);③碱式滴定管水洗后,未润洗(偏低);④锥形瓶水洗后,用待测液润洗(偏高)。
B、量器读数
①滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视(偏高);
②滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视(偏低)如图所示;
③滴定完毕后,立即读数,半分钟后颜色又褪去(偏低)。
C、操作不当
①滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失(偏高);
②滴定过程中,振荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出(偏低);
③滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水(无影响)。
(3)以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,用偏高、偏低或无影响填表。
步骤
操作
c(NaOH)
洗涤
未用标准溶液润洗酸式滴定管
偏高
锥形瓶用待测溶液润洗
偏高
未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管
偏低
锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水
无影响
取液
取碱液的滴定管尖嘴部分有气泡且取液结束后气泡消失
偏低
滴定
滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又褪去
偏低
滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失
偏高
滴定过程中振荡时有液滴溅出
偏低
滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水
无影响
读数
滴定前仰视读数或滴定后俯视读数
偏低
滴定前俯视读数或滴定后仰视读数
偏高
【典例6】(24-25高二下·江苏无锡·月考)用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,若测定结果偏低,则原因可能是
A.滴定结束时,仰视碱式滴定管液面读数
B.锥形瓶洗净后瓶内残留有少量蒸馏水
C.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂了一滴溶液
D.装待测液HCl的酸式滴定管未用HCl润洗
【变式6-1】(23-24高二下·江苏无锡·月考)用标准的溶液滴定未知浓度的盐酸,若测定结果偏低,其原因可能是
A.滴定时有盐酸溅出锥形瓶外
B.滴定终点读数时,仰视滴定管的刻度,其他操作正确
C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知液润洗
D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
【变式6-2】(24-25高二下·江苏泰州·月考)下列有关滴定操作的说法正确的是
A.用25mL滴定管进行中和滴定时,用去标准液的体积为21.7mL
B.用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,先用蒸馏水洗净锥形瓶,后用未知浓度的盐酸润洗2~3次
C.用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含NaOH,则测定结果偏高
D.用标准盐酸溶液滴定未知KOH溶液时,取待测液的滴定管,滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,会导致测定结果偏低
【变式6-3】(23-24高二上·江苏盐城·期中)室温下,某一元弱酸的电离常数。向浓度约为溶液中逐滴加入的标准溶液。请回答下列有关问题:
(1)滴定过程中部分操作如下,下列各操作使测量结果偏高的是_______填字母序号。
A.滴定前碱式滴定管未用标准溶液润洗
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入溶液后进行滴定
C.滴定过程中,溶液刚出现变色,立即停止滴定
D.滴定结束后,仰视液面,读取溶液体积
(2)若重复三次滴定实验的数据如表所示,计算滴定所测溶液的物质的量浓度为 。(保留位有效数字)
实验序号
溶液体积
待测溶液体积
1
2
3
题型07酸碱中和滴定原理的应用
知识积累
1.氧化还原反应滴定原理应用
(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)试剂
①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;
②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。
(3)指示剂:氧化还原滴定所用指示剂可归纳为三类:
①氧化还原指示剂;
②专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘变蓝;
③自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为浅红色。
(4)实例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液/H2O2溶液
原理
2MnO4-+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2MnO4-+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+ 8H2O
指示剂
酸性KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外选择指示剂
终点判断
当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变浅红色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
②酸性K2Cr2O7溶液滴定Fe2+溶液
原理
6Fe2++Cr2O72-+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
指示剂
二苯胺磺酸钠(无色变为红紫色)
终点判断
当滴入最后半滴酸性K2Cr2O7溶液后,溶液由无色变红紫色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
③Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
用淀粉作指示剂
终点判断
当滴入最后半滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明到达滴定终点
2.沉淀滴定原理及其应用
(1)概念:沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-浓度。
(2)原理:沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以CrO42-为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
(3)实例:有莫尔法和佛尔哈德法。
莫尔法:是以铬酸钾(K2CrO4)作指示剂,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准液直接滴定氯离子或溴离子。滴定定量反应:Ag++Cl-===AgCl↓(白色),确定终点:2Ag++CrO42-===Ag2CrO4↓(砖红色)。
佛尔哈德法:在酸性溶液中,用标准试剂NH4SCN直接滴定Ag+,生成AgSCN白色沉淀,确定终点的指示剂是铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O],Fe3+与SCN-生成红色配合物。
说明:也可以用此法返滴定测定卤素离子:在含有卤素离子的硝酸溶液中,加入一定量过量的AgNO3标准液,再以铁铵矾作指示剂,用NH4SCN标准液返滴定过量的Ag+。
【典例7】(24-25高二上·江苏淮州·月考)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾可用于摄影。为确定其组成进行如下实验:
步骤1:准确称取该晶体0.9820g,配成溶液,平均分成10份。
步骤2:取一份溶液,酸化,加热,用将全部还原为,再加至恰好反应,将全部氧化成全部氧化成,消耗体积。
步骤3:另取一份溶液,酸化,加入至恰好反应完全,将全部氧化成,消耗体积。(已知:还原产物为,上述实验数据为多次实验有效数据平均值)
下列判断正确的是
A.取溶解后待测液少许,先加少量氯水,再加KSCN产生血红色溶液,则有
B.步骤3的离子方程式为:
C.
D.该晶体的化学式为:
【变式7-1】(24-25高二下·江苏南通·期中)草酸是一种二元弱酸,草酸钠可作为基准物质测定溶液的浓度。测定的方法是准确称量一定质量的草酸钠固体,加水溶解后,加入硫酸酸化,用待测溶液进行滴定。关于溶液测定实验,下列说法正确的是
A.可使用图1装置进行滴定
B.锥形瓶须用酸化的草酸钠溶液润洗
C.题图2所示读数为18.8mL
D.滴定时,左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛观察滴定管液面示数
【变式7-2】(2024高三上·江苏·月考)生产和实验中广泛采用甲醛法测定饱和食盐水样品中的NH含量。利用的反应原理为4+6HCHO=(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O。实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。取甲醛a mL于锥形瓶,加入1~2滴指示剂,用浓度为b mol·L-1的NaOH溶液滴定,滴定管的初始读数为V1 mL,当锥形瓶内溶液呈微红色时,滴定管的读数为V2 mL。
②向锥形瓶中加入饱和食盐水试样c mL,静置1分钟。
③用上述滴定管中剩余的NaOH溶液继续滴定锥形瓶内溶液,至溶液呈微红色时,滴定管的读数为V3 mL。下列说法不正确的是
A.步骤①中的指示剂可以选用酚酞溶液
B.步骤②中静置的目的是使NH和HCHO完全反应
C.步骤②若不静置会导致测定结果偏高
D.饱和食盐水中的
【变式7-3】(24-25高二下·江苏南通·期中)已知2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4。为测定亚硝酰硫酸的纯度,进行如下实验:准确称取0.750 g产品放入锥形瓶中,加入0.1000 mol·L-1的KMnO4标准溶液30.00 mL和足量稀H2SO4,充分反应后将溶液加热至60~70℃使生成的HNO3充分挥发逸出,冷却至室温,用0.1000 mol·L-1 Na2C2O4标准溶液滴定至终点,经测定,每次消耗Na2C2O4标准溶液的体积如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗Na2C2O4溶液体积/ mL
19.98
20.60
20.02
20.00
①判断滴定至终点时锥形瓶中溶液的颜色变化: 。
②根据以上实验数据计算亚硝酰硫酸的纯度为 (写出计算过程)。
题型08中和滴定曲线分析
滴定曲线
(以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸为例)
理论上,强酸强碱完全反应时溶液的pH应为7,滴定终点应选用pH=7时变色的指示剂;但从实验数据可以看出,开始时由于被中和的酸(或碱)的浓度较大,加入少量的碱(或酸)对其pH影响不大,上图中,当滴加NaOH溶液的体积从19.98 mL变为20.02 mL(只滴加1滴)时,pH从4.3 突变至9.7,因此只要选择变色范围在这一突变范围内的指示剂就不会造成很大的误差。
说明:(1)酸碱恰好中和时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性取决于生成盐的性质,强酸强碱盐的溶液呈中性,强碱弱酸盐的溶液呈碱性,强酸弱碱盐的溶液呈酸性。
(2)滴定终点是通过指示剂颜色的变化来控制停止滴定的“点”,滴定终点与恰好反应越吻合,测定的误差越小。
【典例8】(23-24高二下·江苏无锡·月考)如图所示为常温下用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定10.00mL未知浓度的硫酸(用酚酞作指示剂)的滴定曲线。下列说法正确的是
A.水电离出的氢氧根离子浓度:a>b
B.硫酸的物质的量浓度为0.2000mol·L-1
C.指示剂变色时,说明硫酸与NaOH恰好完全反应
D.当滴加NaOH溶液的体积为10.00mL时,该混合液的=0.05mol·L-1
【变式8-1】(23-24高二上·江苏盐城·期中)室温下,某一元弱酸的电离常数。向浓度约为溶液中逐滴加入的标准溶液,其变化曲线如图所示忽略温度变化。a、、、四点中水的电离程度最大的是 点,滴定过程中宜选用 作指示剂,滴定终点在 (填“点以上”或“点以下”)。
【变式8-2】(24-25高二上·江苏·期末)室温下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1盐酸中滴加0.1000 mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。已知lg 5=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.若滴加同浓度的氨水,可选择酚酞指示反应终点
C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的小
D.V(NaOH)=30.00 mL时,pH=12.3
【变式8-3】(25-26高二上·江苏·月考)如图是常温下向20.00 mL的盐酸中逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液时,溶液的pH随NaOH溶液的体积V(mL)变化的曲线,根据图像所得的下列结论中正确的是
A.原盐酸的浓度为0.10 mol·L-1 B.x的值为2.00
C.pH=12时,V的值为20.40 D.若配制NaOH溶液的固体中含有KOH杂质,则x<20.00
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第二节水的电离和溶液的pH
题型01水的电离与水的离子积常数及影响因素
题型02水电离出的c(H+)和c(OH-)的计算
题型03溶液的酸碱性的判断
题型04溶液pH及其计算
题型05酸碱中和滴定原理及实验操作
题型06酸碱中和滴定数据处理及误差分析
题型07酸碱中和滴定原理的应用
题型08中和滴定曲线分析
题型01水的电离与水的离子积常数及影响因素
1.水的电离
电离方程式为:2H2OH3O++OH-,简写为H2OH++OH-。
2.溶液中的微粒:
盐酸中有:H+、Cl-、OH-、H2O
氨水中有:NH4+、OH-、H+、H2O、NH3·H2O
3.水的离子积常数
当水的电离达到平衡时,电离产物OH-与H+浓度之积是一个常数,计作KW,KW叫做水的离子积常数,简称水的离子积。
KW只与温度有关,温度越高,水的离子积常数越大;
水的离子积不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
常温时,KW==1×10-14100℃时,KW==1×10-12
4.水的电离方程式:H2OH++OH-,水的电离是吸热过程。
(1)升高温度,水的电离平衡正向移动,Kw增大;
(2)向水溶液中加入酸或碱,水的电离平衡逆向移动,Kw不变;
【典例1】(25-26高二上·江苏扬州·月考)某温度下,水中c(H+)与c(OH-)的关系如图所示。pOH=-lgc(OH-)。下列说法不正确的是
A.b点温度高于25℃
B.b点温度下,pH=11的CH3COONa溶液中,由水电离出的c(H+)=10-2 mol·L−1
C.仅升高温度,可从b点变为a点
D.b点所处温度下,0.1 mol·L−1 KOH溶液的pH=13
【答案】D
【解析】A.25℃时水的离子积,此时,由图可知b点,故,温度升高增大,因此b点温度高于25℃,A正确;B.b点温度下,的溶液中,则,水解促进水的电离,溶液中全部来自水电离,故水电离出的,B正确;C.仅升高温度,增大,减小,纯水中,点应沿线向、均减小的方向移动(左下方),可从b点变为a点,C正确;D.由A可知b点,溶液中,,,D错误;故选D。
【变式1-1】(23-24高二上·江苏扬州·期中)水是最宝贵的资源之一,下列表述正确的是
A.c(H+)=1×10−6mol·L−1的水一定呈酸性
B.温度升高,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)减小
C.一定温度下,向水中加入酸,可抑制水的电离
D.一定温度下,向水中加入碱,可使水的离子积减小
【答案】C
【解析】A.水是弱电解质,为中性,常温下pH=7,加热促进水的电离,电离出的氢离子浓度增大,pH=6,说明温度高于常温,但水始终为中性,故A错误;B.温度升高,促进水电离,纯水中的c(H+)增大,c(OH-)也增大,故B错误;C.一定温度下,向水中加入酸,氢离子浓度增大,可抑制水的电离,故C正确;D.一定温度下,向水中加入碱,氢氧根离子浓度增大,可抑制水的电离,但水的离子积不变,故D错误;故选C。
【变式1-2】(24-25高二上·江苏镇江·期末)时水的电离达到平衡:H2OH++OH-△H>0,下列叙述不正确的是
A.将水加热,增大
B.向水中加入少量硫酸氢钠固体,水的电离受到抑制
C.某溶液中由水电离出的氢离子浓度为,则该溶液一定显碱性
D.向水中滴入少量溶液,平衡逆向移动,降低
【答案】C
【解析】A.将水加热,水的电离程度变大,氢离子和氢氧根离子浓度变大,增大,A正确;B.硫酸氢钠溶于水电离出氢离子,向水中加入少量硫酸氢钠固体,氢离子浓度变大,H2OH++OH-平衡逆向移动 ,水的电离受到抑制,B正确;C.某溶液中由水电离出的氢离子浓度等于水电离出的氢氧根离子浓度为,说明水的电离受到抑制,溶液pH可能为12,也可能是2,则该溶液可能显碱性也可能显酸性,C错误;D.滴入少量KOH溶液,氢氧根浓度增大,平衡逆向移动,c(H+)降低,D正确;故选C;
【变式1-3】(24-25高二下·江苏无锡·月考)下图为不同条件下水的电离平衡曲线。
下列说法正确的是
A.将纯水从室温冷却至5℃,可以使其从A点变化为C点
B.常温下,将NaCl溶液蒸发一部分水,可以使其从A点变化为B点
C.若某温度下Kw = 1.0×10−13,则此时0.1mol·L−1 KOH溶液的pH为12
D.在90℃时,中性溶液的pH可能大于7
【答案】C
【解析】A.水的电离是吸热过程,升高温度,水的电离程度增大,氢离子和氢氧根的浓度增大,将常温的纯水加热,可以使其从A点变化为C点,A错误;B.将NaCl溶液蒸发一部分水,温度不变,水的离子积常数不变,氢离子和氢氧根的浓度仍然相等其不变,不能使其从A点变化为B点,B错误;C.若某温度时,溶液中c(OH-)=0.1mol/L,c(H+)=,pH=-lgc(H+)=12,C正确;D.在90℃时,,中性溶液中,c(H+)=,pH<7,D错误;故选C。
题型02水电离出的c(H+)和c(OH-)的计算
1.酸、碱抑制水的电离,使水的电离程度增大;
体系
纯水
向纯水中加入少量稀盐酸
向纯水中加入少量氢氧化钠溶液
c(H+)
1×10-7mol/L
增大
减小
c(OH-)
1×10-7mol/L
减小
增大
c(H+)与c(OH-)的大小
c(H+)=c(OH-)
c(H+)>c(OH-)
c(H+)<c(OH-)
2.水电离的c(H+)或c(OH-)的计算技巧(25℃时)
(1)中性溶液:c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1。
(2)酸或碱溶液:酸、碱抑制水的电离,酸溶液中求c(OH-),即==c(OH-),碱溶液中求c(H+),即==c(H+),计算出溶液中的c(H+)和c(OH-),数值小的为水电离的c(H+)或c(OH-)数值。
(3)可水解的盐溶液:水解的盐促进水的电离,故等于显性离子的浓度,计算出溶液中的c(H+)和c(OH-),数值大的为水电离的c(H+)或c(OH-)数值。
(3)酸式盐溶液
酸式根以电离为主:==c(OH-)。
酸式根以水解为主:==c(OH-)。
【典例2】(23-24高二下·江苏江阴·月考)常温时,在0.01 mol·L-1的Ba(OH)2溶液中,由水电离出的H+浓度是
A.5×10-13 mol/L B.0.02 mol/L C.1×10-7 mol/L D.1×10-12 mol/L
【答案】A
【解析】溶液中氢离子和氢氧根离子浓度的乘积等于水的离子积,氢氧化钡是强电解质,电离出氢氧根的浓度为0.02mol/L,忽略水电离出的氢氧根离子,溶液中c(OH-)=0.02mol/L,c(H+)==mol/L=5×10-13mol/L,水电离出的氢离子浓度等于氢氧化钡溶液中氢离子的浓度,故选A。
【变式2-1】(24-25高二上·江苏连云港·期中)我国科学家在一颗距离地球100光年的行星上发现了不可思议的“水世界”,引起了全球科学界的轰动。下列有关说法正确的是
A.温度升高,水的电离平衡正向移动,增大,溶液呈酸性
B.常温下,的盐酸溶液中,
C.由水电离出的时,溶液一定呈中性
D.向水中加入固体后(溶液温度不变),增大,水的电离程度增大
【答案】B
【解析】A.水的电离吸热,温度升高,水的电离平衡正向移动,c(H+)增大,但溶液中H+和OH-浓度仍相等,溶液呈中性而非酸性,A错误;B.pH=3的盐酸中,c(H+)=1×10-3 mol/L,水电离的H+等于溶液中的OH-浓度,B正确;C.水电离的H+和OH-浓度始终相等,但溶液酸碱性由溶液中H+和OH-的总体浓度决定,因此溶液不一定呈中性,C错误;D.电离出的H+抑制水的电离,向水中加入固体后(溶液温度不变),增大,水的电离程度减小,D错误;故选B。
【变式2-2】(24-25高二下·江苏无锡·月考)我国科学家在一颗距离地球100光年的行星上发现了不可思议的“水世界”,引起了全球科学界的轰动。下列有关说法错误的是
A.温度升高,水的电离平衡正向移动,增大,但溶液仍然保持中性
B.室温下,pH=4的盐酸溶液中,
C.由水电离出的时,溶液不一定呈中性
D.向水中加入固体后(溶液温度不变),水的电离程度减小
【答案】B
【解析】A.水的电离为吸热过程,升温平衡正向移动,c(H+)增大,但仍为中性,故A正确;
B.室温下,的盐酸溶液中,,,故B错误;C.任何溶液中,水电离出的与均相等,故C正确;D.电离出的抑制了水的电离,故D正确;故答案选B。
【变式2-3】(24-25高二上·江苏南京·月考)水是最常见的溶剂。下列说法正确的是
A.0℃时,
B.向水中加入盐酸,变小
C.将纯水加热至80℃,变大、pH变小
D.常温下的中,由水电离出的
【答案】C
【解析】A.不是0℃时而是常温下,,A错误;B.平衡常数只受温度影响,故向水中加入盐酸,Kw不变,B错误;C.将纯水加热至80℃,水的电离程度变大,Kw变大,氢离子浓度变大故pH变小,C正确;D.是强酸弱碱盐,铵根离子水解促进水的电离,水电离程度增大,常温下的中,由水电离出的,D错误;故选C。
题型03溶液的酸碱性的判断
1.溶液的酸碱性由c(H+)和c(OH-)的相对大小决定
c(H+)=c(OH-)时,溶液呈中性;
c(H+)>c(OH-)时,溶液呈酸性;
c(H+)<c(OH-)时,溶液呈碱性;
2.溶液的pHpH=﹣lgc(H+)
常温时,KW==1×10-14,
pH
溶液的酸碱性
pH<7
溶液呈酸性,pH越小,酸性越强
pH=7
溶液呈中性
pH>7
溶液呈碱性,pH越大,碱性越强
注意:溶液的pH一定要注意温度。
【典例3】(24-25高二上·江苏南京·月考)下列溶液一定呈中性的是
A.pH=7的溶液
B.c(H+)=c(OH-)=10-6mol·L-1溶液
C.使石蕊试液呈紫色的溶液
D.酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液
【答案】B
【解析】A.pH=7的溶液不一定呈中性,如100℃时,水的离子积常数是10-12,pH=6时溶液呈中性,当pH=7时溶液呈碱性,A项错误;B.c(H+)=c(OH-)=10-6mol/L溶液,氢离子浓度与氢氧根离子浓度相等,溶液一定呈中性,B项正确;C.石蕊的变色范围为5-8,使石蕊试液呈紫色的溶液,常温下溶液可能显酸性、碱性或中性,C项错误;D.若是强酸强碱反应,则溶液呈中性,若是强酸弱碱反应,溶液呈酸性,若是弱酸强碱反应溶液呈碱性,故酸与碱恰好完全反应生成正盐的溶液,可能呈酸性、中性或碱性,D项错误;答案选B。
【变式3-1】(23-24高二上·江苏·月考)下列关于溶液的酸碱性,说法正确的是
A.PH=7的溶液呈中性
B.中性溶液中一定有=mol/L
C.c(H+)=c(OH-)时溶液呈中性
D.在100℃时,纯水中PH﹤7,因此显酸性
【答案】C
【解析】A.只有当温度为25℃,Kw=10-14,显中性时c(H+)=c(OH-)=10-7 mol/L,此时pH=7,即只有在25℃时,pH=7才显中性,A错误;B.25℃时,水的离子积常数Kw= c(H+)×c(OH-)=10-14,所以显中性的溶液才有c(H+)=c(OH-)=10-7 mol/L,即只有在25℃时,c(H+)=10-7 mol/L才显中性,B错误;C.溶液的酸碱性是根据溶液中H+浓度与OH-浓度的相对大小判断的,c(H+)=c(OH-)时溶液呈中性,C正确;D.温度升高到100℃,水的电离度增大,致使c(H+)=c(OH-)>10-7mol/L,纯水的pH<7,但c(H+)和c(OH-)仍相等,故溶液仍显中性,D错误;故选C。
【变式3-2】(24-25高二下·江苏徐州·期中)下列溶液一定显酸性的是
A.使甲基橙变黄的溶液
B.的溶液
C.由水电离出的的溶液
D.的溶液
【答案】D
【解析】A.甲基橙的变色范围是pH=3.1~4.4,当溶液pH>4.4时甲基橙变黄,此时溶液可能为弱酸性、中性或碱性,A错误;B.pH=6的溶液在常温下显酸性,但若温度升高(如100℃时水的离子积增大,pH=6可能为中性),B错误;C.水电离的c(OH-)=1×10-13mol/L表明水的电离被抑制,可能由强酸或强碱导致(如强酸溶液中显酸性,强碱溶液中显碱性),C错误;D.c(H+)>c(OH-)直接表明溶液中H⁺浓度大于OH-浓度,一定显酸性,D正确;故选D。
【变式3-3】(22-23高二上·江苏南通·期中)一定温度下,满足下列条件的溶液一定呈酸性的是
A.的溶液 B.能溶解的溶液
C.的溶液 D.滴加酚酞无明显变化的溶液
【答案】C
【解析】A.当c(H+)>c(OH-)溶液呈酸性,温度不明确,的溶液不一定呈酸性,A错误;B.是两性氧化物既溶于酸也溶于强碱,故该溶液不一定呈酸性,B错误;C.的溶液一定是酸性溶液,C正确;D.酚酞的变色范围是8.2~10,滴加酚酞无明显变化的溶液不一定呈酸性,D错误;故选C。
题型04溶液pH及其计算
知识积累
1.pH计算公式:pH=-lg c(H+),如:c(H+)=1.0×10-5 mol·L-1的酸性溶液pH=5。
2.pH意义:pH越大,溶液碱性越强;pH越小,酸性越强。
3.溶液的酸碱性与pH的关系(常温下)
【特别提醒】pH的范围为0~14,即只有c(H+)或c(OH-)≤1 mol·L-1时才能适用。
4.测量方法
(1)酸碱指示剂法
酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们的颜色在一定的pH范围内发生变化,因此,可以用这些弱酸、弱碱来粗略测定溶液的pH范围,不能准确测定出pH的具体值。几种常用指示剂的变色范围和颜色变化如表所示:
指示剂
变色范围(pH)
遇酸的颜色
遇碱的颜色
甲基橙
3.14.4
红色(pH<3.1)
黄色(pH>4.4)
石蕊
5.08.0
红色(pH<5.0)
蓝色(pH>8.0)
酚酞
8.210.0
无色(pH<8.2)
红色(pH>10.0)
(2)pH试纸法:
①种类
a.广泛pH试纸:其pH范围是1~14(最常用)。
b.精密pH试纸:其pH范围较窄,可判别0.2或0.3的pH差值。
c.专用pH试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸。
②使用方法:用镊子夹取一小块试纸放在干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用玻璃棒蘸取待测液点在试纸的中央,30s变色后与标准比色卡对照,即可确定溶液的pH。
(3)pH计测量法,pH计又称酸度计,可以用来精密测量溶液的pH。测得的溶液pH可以是整数或小数。
5.溶液pH的计算
(1)单一溶液的pH计算
①强酸溶液:如HnA,设浓度为c mol·L-1,c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg (nc)。
②强碱溶液(25 ℃):如B(OH)n,设浓度为c mol·L-1,c(H+)= mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg (nc)。
(2)混合溶液pH的计算类型
①两种强酸混合:直接求出c(H+)混,再据此求pH。c(H+)混=。
②两种强碱混合:先求出c(OH-)混,再据Kw求出c(H+)混,最后求pH。c(OH-)混=。
③强酸、强碱混合:先判断哪种物质过量,再由下式求出溶液中H+或OH-的浓度,最后求pH。
c(H+)混或c(OH-)混=。
(3)稀释后溶液pH的变化规律
①对于强酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH增大n个单位,即pH=a+n(a+n<7)。
②对于强碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH减小n个单位,即pH=b-n(b-n>7)。
③对于弱酸溶液(pH=a)每稀释10n倍,pH的范围是:a<pH<a+na+n<7)(即对于pH相同的强酸和弱酸稀释相同倍数,强酸pH变化的程度大)。
④对于弱碱溶液(pH=b)每稀释10n倍,pH的范围是:b-n<pH<b(b-n>7)(即对于pH相同的强碱和弱碱稀释相同倍数,强碱pH变化的程度大)。
(4)25 ℃时,将强酸、强碱溶液以某体积之比混合,若混合液呈中性,pH酸+pH碱=14-lg,现举例如下:
V酸∶V碱
c(H+)∶c(OH-)
pH酸+pH碱
10:1
1∶10
15
1∶1
1∶1
14
1:10
10∶1
13
【典例4】(23-24高二下·江苏泰州·月考)下列关于电解质溶液归纳总结正确的是
①将等浓度的硫酸和醋酸均升高相同温度(不考虑醋酸的挥发)二者pH均增大
②t℃时,pH=6的溶液中,
③将KCl溶液从常温加热到80℃,溶液的pH变小,但仍然呈中性
④常温下,甲、乙都是强电解质,已知甲溶液的pH是乙溶液pH的两倍,则甲、乙溶液等体积混合,混合液的pH可能等于7
⑤常温下,由水电离出的,则该溶液可能是稀盐酸
⑥用湿润的pH试纸分别测量和的pH值,的误差大
⑦用pH试纸测量NaClO溶液的pH值为11
⑧常温下pH=10的某碱溶液,取1mL稀释到100mL,稀释后pH为a,则a≥12
⑨某温度下纯水中,则该温度下0.1mol/L的盐酸的pH=1
A.③④⑤⑨ B.①②④⑧ C.③⑤⑥⑦ D.④⑥⑧⑨
【答案】A
【解析】①硫酸为强酸完全电离,溶液升温,pH不变;醋酸为弱酸,部分电离,升温促进电离,溶液中氢离子浓度增大,pH减小,错误; ②没有温度,不能确定pH=6的溶液中氢氧根离子浓度,错误; ③将KCl溶液从常温加热到80℃,溶液的pH变小,但溶液中氢氧根离子、氢离子浓度相同,仍然呈中性,正确; ④常温下,甲、乙都是强电解质,已知甲溶液的pH是乙溶液pH的两倍,若两者的pH之和为14,则甲、乙溶液等体积混合后,混合液的pH可能等于7,正确;⑤酸和碱都会抑制水的电离,常温下,由水电离出的c(H+)=1×10-13mol/L,水的电离受到抑制,则该溶液可能是稀盐酸,正确;⑥用湿润的pH试纸分别测量和的pH值,是弱酸,存在电离平衡,越稀释越电离,c(H+)变化较硝酸的小,则的误差小,错误;⑦次氯酸钠溶液具有漂白性,能使pH试纸褪色,故不能用pH试纸测量NaClO溶液的pH值,错误;⑧常温下pH=10的某碱溶液,取1mL稀释到100mL,加水稀释,碱性减弱,pH减小,错误;⑨盐酸为强酸,该温度下0.1mol/L的盐酸的pH=1 ,正确;故选A。
【变式4-1】(23-24高二上·江苏·月考)常温下,0.1mol/L某一元酸(HA)溶液中c(OH-)/c(H+)=1×10-10,下列叙述正确的是
①该溶液的pH=1 ②该溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-11 ③向该溶液中加入NaA溶液,所得溶液的pH减小 ④pH=4的盐酸和pH=4的HA分别稀释100倍后的pH前者大于后者 ⑤取pH=4的盐酸和pH=4的HA各10mL,分别与足量的Zn反应,放出H2的体积:盐酸>HA ⑥水的电离程度:pH=2的HA溶液小于pH=2的H2SO4溶液 ⑦常温下,pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,混合液中c(H+)>c(OH-) ⑧将0.1mol/L的HA溶液加水稀释,不是所有离子浓度增均增大
A.④⑦⑧ B.②⑤⑧ C.③⑥⑦ D.④⑥⑧
【答案】A
【分析】常温下,0.1mol/L某一元酸(HA)溶液中c(OH-)/c(H+)=1×10-10,c(H+)=1×10-2mol/L;
【解析】①该溶液的pH=2,①错误;②该溶液中由水电离出的c(H+)=1×10-12 mol/L,②错误;③HA存在电离平衡,向该溶液中加入NaA溶液,电离平衡左移(NaA溶液呈碱性),氢离子浓度减小,所得溶液的pH增大,③错误;④HA存在电离平衡,pH=4的盐酸和pH=4的HA分别稀释100倍后的pH前者大于后者,④正确;⑤取pH=4的盐酸和pH=4的HA各10mL,分别与足量的Zn反应,HA是弱酸,浓度更大,故放出H2的体积:HA >盐酸,⑤错误;⑥水的电离程度:pH=2的HA溶液等于pH=2的H2SO4溶液,⑥错误;⑦常温下,pH=3的HA与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,HA是弱酸,浓度远大于氢氧化钠,故混合液中c(H+)>c(OH-),⑦正确;⑧将0.1mol/L的HA溶液加水稀释,酸性减弱,氢氧根浓度增大,不是所有离子浓度增均增大,⑧正确;叙述正确的是④⑦⑧,故选A。
【变式4-2】(24-25高二上·江苏南京·期中)常温下,溶液和盐酸相比,下列说法错误的是
A.前者,后者
B.分别取等体积的两种溶液混合,
C.稀释至原体积的100倍,两溶液中均变成原溶液中的0.01倍
D.水电离的浓度均为
【答案】C
【解析】A.常温下,溶液中,因此,盐酸中,因此,故A正确;B.常温下,分别取等体积的两种溶液混合,根据,盐酸与氢氧化钠溶液恰好完全反应,此时溶液,故B正确;C.溶液中,,稀释至原体积的100倍后,,此时,溶液中变成原溶液中的100倍,盐酸溶液稀释至原体积的100倍后,,溶液中变成原溶液中的倍,故C错误;D.溶液中,H+由水电离,,盐酸中,OH-由水电离,水电离出的H+与OH-浓度相等,因此两种溶液中水电离的浓度均为,故D正确;故选C。
【变式4-3】(24-25高二上·江苏苏州·月考)常温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氧化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.分别取1 mL稀释至10 mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
C.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pH均增大
D.将a L溶液②和b L溶液④混合后,若所得溶液,则
【答案】B
【分析】由于强电解质完全电离,弱电解质部分电离,则常温下pH相同的①②溶液浓度①>②,③④溶液浓度③>④,②④溶液浓度②=④,据此分析:
【解析】A.溶液①、④等体积混合,由于①的浓度大于④,所以碱过量,因此混合之后溶液呈碱性,A正确;B.弱电解质在稀释过程中会继续电离,所以稀释相同的倍数后,四种溶液的pH大小为:①>②>④>③,B错误;C.醋酸钠溶于水后,使醋酸的电离向逆反应方向移动,pH增大;盐酸会与醋酸钠反应生成醋酸,变成弱电解质,电离程度减小,pH增大,C正确;D.由于混合后,则溶液中氢离子浓度,则,D正确;故选B。
题型05酸碱中和滴定原理及实验操作
1.酸碱中和滴定原理(以一元酸与一元碱滴定为例)
依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法
c待测=
2.酸碱中和滴定相关仪器:
(1)酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、洗瓶等;
a. 酸式滴定管 b. 碱式滴定管
(2)使用滴定管的注意事项
①酸式滴定管下端的玻璃活塞能耐酸和强氧化剂的腐蚀,故其可用于盛装酸性或强氧化性溶液,不能盛装 碱性溶液 ;
②碱式滴定管一般盛装 碱性溶液 ;
③滴定管的“0”刻度在上,滴定管下端没有刻度,所以滴定管的实际容积大于它的标定溶剂。滴定管度数时要估读到0.01ml。
④滴定管所盛装的标准液或待测液润洗2~3次,否则滴定管内壁附着的蒸馏水会稀释反应液,影响测定结果。
3.滴定前的准备工作
①检查:先检查酸、碱滴定管是否漏水。
②润洗:先用水将滴定管洗涤干净,再分别用待装液润洗2~3次。
③装液:将酸、碱分别装入滴定管,使液面位于0刻度以上2~3 mL处。
④调液:调节活塞或玻璃球,赶气泡,使液面处于0刻度或0刻度以下。
⑤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.滴定
5.指示剂的选择
(1)中和反应恰好完全反应的时刻叫滴定终点。为准确判断滴定终点,必须选用变色明显、变色范围的pH与终点的pH相一致的酸碱指示剂。通常选用酚酞或甲基橙,而不选用颜色变化不灵敏的石蕊。
(2)中和滴定中,酸碱指示剂的用量及颜色变化
滴定
种类
选用的
指示剂
指示剂
用量
滴定终点
颜色变化
滴定终点
判断标准
强酸滴
定强碱
甲基橙
2~3滴
黄色→橙色
当指示剂恰好变色并在半分钟内不恢复原色时,即认为达到滴定终点
酚酞
红色→无色
强酸滴
定弱碱
甲基橙
黄色→橙色
强碱滴
定强酸
甲基橙
红色→黄色
酚酞
无色→粉红色
强碱滴
定弱酸
酚酞
无色→粉红色
6.滴定终点的判断:
当滴入最后半滴标准液时,刚好使锥形瓶中的溶液颜色恰好发生变化,且半分钟内不变色,即到滴定终点,重复上述滴定操作2~3次。
【典例5】(24-25高三上·江苏南通·月考)室温下,为测定锥形瓶中20.00 mL NaOH溶液的浓度,滴加酚酞作指示剂,用0.1000 mol·L-l HCl标准溶液进行滴定。下列说法正确的是
A.由浓盐酸稀释后获得的稀盐酸,其准确浓度可以直接由计算得到
B.到达滴定终点时,溶液由无色变为粉红色
C.越接近滴定终点,溶液pH的变化幅度越大
D.若盛装HCl标准溶液的酸式滴定管水洗后未用待装液润洗,则会使所测NaOH溶液的浓度偏小
【答案】C
【解析】A.浓盐酸具有挥发性,稀释过程中氯化氢会挥发,则由浓盐酸稀释后获得的稀盐酸,其准确浓度不能直接由计算得到,A错误;B.酚酞遇到氢氧化钠溶液呈红色,恰好中和时溶液为氯化钠溶液,则到达滴定终点时,溶液由粉红色变为无色,B错误;C.恰好中和前是氢氧化钠溶液呈碱性,室温下pH>7,恰好中和时是氯化钠溶液呈中性,室温下pH=7,恰好中和后多半滴盐酸时溶液呈酸性,室温下pH<7,接近滴定终点,pH值会发生“突跃”,溶液pH的变化幅度越大,C正确;D.若盛装HCl标准溶液的酸式滴定管水洗后未用待装液润洗,则标准溶液被稀释,导致标准溶液体积偏大,会使所测NaOH溶液的浓度偏大,D错误;选C。
【变式5-1】(23-24高二上·江苏·月考)利用下列实验装置及药品能完成相应实验的是
目的
A.测定某盐酸的浓度
B.测定某溶液的浓度
装置或操作
目的
C.记录滴定终点读数:
D.排除滴定管内气泡
装置或操作
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.眼睛应注视锥形瓶内溶液颜色的变化,从而判断滴定终点,A错误;B.盐酸滴定氢氧化钠溶液应使用酚酞指示剂,B错误;C.滴定管的0刻度在上方,故读数为:11.80mL,C错误;D.挤压橡胶管,挤压时尖嘴向上,轻轻挤压玻璃珠,使溶液从尖嘴流出,可将气体排出,D正确;故选D。
【变式5-2】(23-24高二下·江苏无锡·月考)下列说法正确的是
A.用图示仪器Ⅰ准确量取25.00mL酸性KMnO4溶液
B.装置Ⅱ可用于已知浓度的氢氧化钠溶液测定未知浓度盐酸的实验
C.中和滴定时,滴定管用所盛装的待装液润洗2~3次
D.中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶
【答案】C
【解析】A.图Ⅰ所示的滴定管是碱式滴定管,在主体部分和尖嘴之间有一段橡皮管,橡胶容易被强氧化剂氧化,因此,准确量取25.00mL酸性KMnO4溶液要用酸式滴定管,故A错误;B.氢氧化钠溶液应该装碱式滴定管中,若氢氧化钠放在酸式滴定管中,会和玻璃中的二氧化硅反应生成硅酸钠,使活塞粘住,而图Ⅱ中氢氧化钠溶液装在了酸式滴定管中,故B错误;C.中和滴定实验中,量取一定体积待测液的滴定管需先用待测液润洗2~3次,才能装入待测液,以保证待测液浓度的准确度,故C正确;D.中和滴定实验时,不能用待测液润洗锥形瓶,若先用待测液润洗锥形瓶,再放入一定体积的待测液,会导致滴定结果偏大,故D错误;答案选C。
【变式5-3】(23-24高二上·江苏盐城·期中)某学生用0.1mol/L的盐酸标准溶液测未知浓度的NaOH,其操作分解为如下几步:
A.移取20mL待测NaOH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.把盛有标准溶液的酸式滴定管固定好,调节滴定管尖嘴使之充满溶液
D.取标准盐酸溶液注入酸式滴定管至0刻度以上2~3cm
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,用标准盐酸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B→ →C→E→ →F。(用序号字母填写)
(2)用0.1mol/L盐酸的标准溶液测未知浓度的NaOH,滴定时左手控制活塞,两眼注视 内溶液颜色的变化,直到滴定终点。
(3)判断到达滴定终点的实验现象是:滴加最后一滴标准液,溶液由 ,且半分钟内不变色。
【答案】(1)D A
(2)锥形瓶
(3)浅红色变为无色
【解析】(1)中和滴定按照检漏、洗涤、润洗、装液、滴定等顺序操作,可知正确的操作顺序为:BDCEAF;
故答案为:①D ②A。
(2)用0.1mol/L盐酸的标准溶液测未知浓度的NaOH,滴定时左手控制活塞,两眼注视锥形瓶内溶液颜色的变化,直到滴定终点;故答案:锥形瓶。
(3)判断到达滴定终点的实验现象是:滴加最后一滴标准液,溶液由浅红色变为无色,且半分钟内不变色;
故答案:浅红色变为无色。
题型06酸碱中和滴定数据处理及误差分析
1.数据处理:滴定操作重复二至三次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=计算。
【特别提醒】异常数据舍弃,其他数据求平均值,减小误差。
2.误差分析
(1)误差分析的方法
依据原理c(标准)·V(标准)=c(待测)·V(待测),得c(待测)=,因为c(标准)与V(待测)已确定,所以只要分析出不正确操作引起V(标准)的变化,即分析出结果。
(2)常见误差分析
以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例,常见的因操作不正确而引起的误差有:
A、仪器洗涤
①酸式滴定管水洗后,未润洗(偏高);②酸式滴定管水洗后,误用待测液润洗(偏高);③碱式滴定管水洗后,未润洗(偏低);④锥形瓶水洗后,用待测液润洗(偏高)。
B、量器读数
①滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视(偏高);
②滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视(偏低)如图所示;
③滴定完毕后,立即读数,半分钟后颜色又褪去(偏低)。
C、操作不当
①滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失(偏高);
②滴定过程中,振荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出(偏低);
③滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水(无影响)。
(3)以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,用偏高、偏低或无影响填表。
步骤
操作
c(NaOH)
洗涤
未用标准溶液润洗酸式滴定管
偏高
锥形瓶用待测溶液润洗
偏高
未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管
偏低
锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水
无影响
取液
取碱液的滴定管尖嘴部分有气泡且取液结束后气泡消失
偏低
滴定
滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又褪去
偏低
滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后消失
偏高
滴定过程中振荡时有液滴溅出
偏低
滴定过程中,锥形瓶内加少量蒸馏水
无影响
读数
滴定前仰视读数或滴定后俯视读数
偏低
滴定前俯视读数或滴定后仰视读数
偏高
【典例6】(24-25高二下·江苏无锡·月考)用标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,若测定结果偏低,则原因可能是
A.滴定结束时,仰视碱式滴定管液面读数
B.锥形瓶洗净后瓶内残留有少量蒸馏水
C.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂了一滴溶液
D.装待测液HCl的酸式滴定管未用HCl润洗
【答案】D
【解析】A.滴定终点读数时,仰视滴定管的刻度,其它操作均正确,则消耗标准溶液的体积偏大,使测定结果偏高,A不符合题意;B.锥形瓶洗净后瓶内残留有少量蒸馏水,不影响反应消耗的标准溶液的体积,不会导致测定结果偏低,B不符合题意;C.滴定到终点读数时发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,则消耗标准溶液的体积偏大,使测定结果偏高,C不符合题意;D.装待测液HCl的酸式滴定管未用HCl润洗,使得待测液浓度偏小,则反应消耗标准溶液的体积偏小,最终导致测定结果偏低,D符合题意;故选D。
【变式6-1】(23-24高二下·江苏无锡·月考)用标准的溶液滴定未知浓度的盐酸,若测定结果偏低,其原因可能是
A.滴定时有盐酸溅出锥形瓶外
B.滴定终点读数时,仰视滴定管的刻度,其他操作正确
C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知液润洗
D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
【答案】A
【解析】A.滴定时有盐酸溅出锥形瓶外,待测液物质的量偏少,测定结果偏小,A符合题意;B.定终点读数时,仰视滴定管的刻度,造成V(碱)偏大,测定结果偏高,B不符合题意;C.盛装未知液的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知液润洗,待测液的物质的量偏多,测定结果偏高,C不符合题意;D.滴定到终点读数时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,造成V(碱)偏大,测定结果偏高,D不符合题意;故选A。
【变式6-2】(24-25高二下·江苏泰州·月考)下列有关滴定操作的说法正确的是
A.用25mL滴定管进行中和滴定时,用去标准液的体积为21.7mL
B.用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,先用蒸馏水洗净锥形瓶,后用未知浓度的盐酸润洗2~3次
C.用标准KOH溶液滴定未知浓度的盐酸,配制标准溶液的固体KOH中含NaOH,则测定结果偏高
D.用标准盐酸溶液滴定未知KOH溶液时,取待测液的滴定管,滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,会导致测定结果偏低
【答案】D
【详解】A.滴定管的最小度数为0.01mL,故用去标准液的体积为21.70mL,A错误;B.锥形瓶不能用未知浓度的盐酸润洗,否则造成待测溶液的量增大,B错误;C.氢氧化钠的摩尔质量偏小,根据可知,配制的标准液中氢氧根离子的浓度偏大,滴定时消耗标准液体积偏小,测定结果偏低,C错误;D.用标准盐酸溶液滴定未知KOH溶液时,取待测液的滴定管,滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失,导致待测液体积减少,标准液体积减少,会导致测定结果偏低,D正确;故选D。
【变式6-3】(23-24高二上·江苏盐城·期中)室温下,某一元弱酸的电离常数。向浓度约为溶液中逐滴加入的标准溶液。请回答下列有关问题:
(1)滴定过程中部分操作如下,下列各操作使测量结果偏高的是_______填字母序号。
A.滴定前碱式滴定管未用标准溶液润洗
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入溶液后进行滴定
C.滴定过程中,溶液刚出现变色,立即停止滴定
D.滴定结束后,仰视液面,读取溶液体积
(2)若重复三次滴定实验的数据如表所示,计算滴定所测溶液的物质的量浓度为 。(保留位有效数字)
实验序号
溶液体积
待测溶液体积
1
2
3
【答案】(1)AD (2)0.1050
【解析】(1)A.滴定前碱式滴定管未用标准 KOH 溶液润洗,c(标准)减小,导致V(标准)偏大,则测定结果偏高,故A正确;B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,立即装入HA溶液后进行滴定,HA的物质的量不变,对消耗的V(标准)无影响,则测定结果正常,故B不正确;C.滴定过程中,溶液出现变色后,立即停止滴定,导致V(标准)偏小,则测定结果偏小,故C不正确;D.滴定结束后,仰视液面,读取的NaOH溶液体积偏大,导致V(标准)偏大,则测定结果偏高,故D正确;故答案为:AD。
(2)第三组数据误差偏大,需要舍弃,另外两次消耗标准液的平均体积为:V(KOH)= = 21.00mL,根据反应HA+KOH=KA+H2O可知,0.021L×0.1000mol/L=0.02L×c(HA),解得:c(HA)=0.1050 mol/L;故答案为:0.1050。
题型07酸碱中和滴定原理的应用
知识积累
1.氧化还原反应滴定原理应用
(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)试剂
①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;
②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。
(3)指示剂:氧化还原滴定所用指示剂可归纳为三类:
①氧化还原指示剂;
②专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘变蓝;
③自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为浅红色。
(4)实例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液/H2O2溶液
原理
2MnO4-+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2MnO4-+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+ 8H2O
指示剂
酸性KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外选择指示剂
终点判断
当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变浅红色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
②酸性K2Cr2O7溶液滴定Fe2+溶液
原理
6Fe2++Cr2O72-+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
指示剂
二苯胺磺酸钠(无色变为红紫色)
终点判断
当滴入最后半滴酸性K2Cr2O7溶液后,溶液由无色变红紫色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
③Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
用淀粉作指示剂
终点判断
当滴入最后半滴Na2S2O3溶液后,溶液的蓝色褪去,且半分钟内不恢复原色,说明到达滴定终点
2.沉淀滴定原理及其应用
(1)概念:沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-浓度。
(2)原理:沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以CrO42-为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
(3)实例:有莫尔法和佛尔哈德法。
莫尔法:是以铬酸钾(K2CrO4)作指示剂,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准液直接滴定氯离子或溴离子。滴定定量反应:Ag++Cl-===AgCl↓(白色),确定终点:2Ag++CrO42-===Ag2CrO4↓(砖红色)。
佛尔哈德法:在酸性溶液中,用标准试剂NH4SCN直接滴定Ag+,生成AgSCN白色沉淀,确定终点的指示剂是铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O],Fe3+与SCN-生成红色配合物。
说明:也可以用此法返滴定测定卤素离子:在含有卤素离子的硝酸溶液中,加入一定量过量的AgNO3标准液,再以铁铵矾作指示剂,用NH4SCN标准液返滴定过量的Ag+。
【典例7】(24-25高二上·江苏淮州·月考)三草酸合铁(Ⅲ)酸钾可用于摄影。为确定其组成进行如下实验:
步骤1:准确称取该晶体0.9820g,配成溶液,平均分成10份。
步骤2:取一份溶液,酸化,加热,用将全部还原为,再加至恰好反应,将全部氧化成全部氧化成,消耗体积。
步骤3:另取一份溶液,酸化,加入至恰好反应完全,将全部氧化成,消耗体积。(已知:还原产物为,上述实验数据为多次实验有效数据平均值)
下列判断正确的是
A.取溶解后待测液少许,先加少量氯水,再加KSCN产生血红色溶液,则有
B.步骤3的离子方程式为:
C.
D.该晶体的化学式为:
【答案】D
【解析】A .Fe2+的检验是先加KSCN溶液,无现象,再加入少量氯水,溶液若呈血红色,说明含有Fe2+,A项错误;B .高锰酸钾在酸性溶液中氧化草酸根离子,离子方程式为,B项错误;C.根据题意并结合有关的反应方程式可知:
,
,解得= 6×10-4mol 、n(Fe3+) = 2×10-4mol;根据电荷守恒原理:n(K+) =6×10-4mol;根据质量守恒原理m(H2O) =(0.09820-39×6×10-4-56×2×10-4-88×6×10-4)g=0.0108g,
n(H2O)=6×10-4mol ,n(K+):n(Fe3+)::n(H2O)=3:1:3:3,所以化学式为:K3Fe(C2O4)3·3H2O,x:z = 1:1,C项错误;D .由C选项可知,晶体化学式为K3Fe(C2O4)3·3H2O,D项正确;答案选D。
【变式7-1】(24-25高二下·江苏南通·期中)草酸是一种二元弱酸,草酸钠可作为基准物质测定溶液的浓度。测定的方法是准确称量一定质量的草酸钠固体,加水溶解后,加入硫酸酸化,用待测溶液进行滴定。关于溶液测定实验,下列说法正确的是
A.可使用图1装置进行滴定
B.锥形瓶须用酸化的草酸钠溶液润洗
C.题图2所示读数为18.8mL
D.滴定时,左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛观察滴定管液面示数
【答案】A
【解析】A.酸性高锰酸钾溶液放在酸式滴定管中,可用图1装置进行滴定,A正确;
B.锥形瓶不用润洗,B错误;C.题图2所示读数为18.90mL,C错误;D.滴定时,左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛观察锥形瓶中溶液颜色,D错误;故选A。
【变式7-2】(2024高三上·江苏·月考)生产和实验中广泛采用甲醛法测定饱和食盐水样品中的NH含量。利用的反应原理为4+6HCHO=(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O。实验步骤如下:
①甲醛中常含有微量甲酸,应先除去。取甲醛a mL于锥形瓶,加入1~2滴指示剂,用浓度为b mol·L-1的NaOH溶液滴定,滴定管的初始读数为V1 mL,当锥形瓶内溶液呈微红色时,滴定管的读数为V2 mL。
②向锥形瓶中加入饱和食盐水试样c mL,静置1分钟。
③用上述滴定管中剩余的NaOH溶液继续滴定锥形瓶内溶液,至溶液呈微红色时,滴定管的读数为V3 mL。下列说法不正确的是
A.步骤①中的指示剂可以选用酚酞溶液
B.步骤②中静置的目的是使NH和HCHO完全反应
C.步骤②若不静置会导致测定结果偏高
D.饱和食盐水中的
【答案】C
【解析】A.步骤①中用NaOH溶液滴定甲酸,滴定终点时生成甲酸钠,溶液呈碱性,酚酞的变色范围为8.2~10.0,所以指示剂可选用酚酞溶液,故A正确;B.步骤②中静置1分钟的目的是使和HCHO完全反应,从而减小实验误差,故B正确;C.步骤②若不静置,没有完全反应,导致消耗标准液体积偏小,测定结果偏低,故C错误;D.反应4+6HCHO=(CH2)6N4H+(一元酸)+3H++6H2O中产生的H+消耗NaOH溶液的体积为(V3-V2)mL,则饱和食盐水中的,故D正确;答案选C。
【变式7-3】(24-25高二下·江苏南通·期中)已知2KMnO4+5NOSO4H+2H2O=K2SO4+2MnSO4+5HNO3+2H2SO4。为测定亚硝酰硫酸的纯度,进行如下实验:准确称取0.750 g产品放入锥形瓶中,加入0.1000 mol·L-1的KMnO4标准溶液30.00 mL和足量稀H2SO4,充分反应后将溶液加热至60~70℃使生成的HNO3充分挥发逸出,冷却至室温,用0.1000 mol·L-1 Na2C2O4标准溶液滴定至终点,经测定,每次消耗Na2C2O4标准溶液的体积如下:
实验序号
1
2
3
4
消耗Na2C2O4溶液体积/ mL
19.98
20.60
20.02
20.00
①判断滴定至终点时锥形瓶中溶液的颜色变化: 。
②根据以上实验数据计算亚硝酰硫酸的纯度为 (写出计算过程)。
【答案】①滴入最后半滴草酸溶液,溶液恰好由紫红色变为无色且半分钟不恢复 ②93.13%
【解析】①用0.1000mol•L-1草酸钠标准溶液滴定过量的高锰酸钾溶液,溶液颜色变化是:滴入最后半滴草酸溶液,紫红色变为无色且半分钟不变;
②根据题中表格可知,第2 组数据与另三组数据相比,相差较大,舍去,故消耗Na2C2O4溶液平均体积为20mL,设与Na2C2O4反应的KMnO4的物质的量为n,根据方程式可列出
n=0.0008mol,则与NOSO4H反应的高锰酸钾物质的量=0.1000mol•L-1×0.0300L-0.0008mol=0.0022mol,根据方程式,可得NOSO4H的物质的量为0.0022mol=0.0055mol,亚硝酰硫酸的纯度==93.13%。
题型08中和滴定曲线分析
滴定曲线
(以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸为例)
理论上,强酸强碱完全反应时溶液的pH应为7,滴定终点应选用pH=7时变色的指示剂;但从实验数据可以看出,开始时由于被中和的酸(或碱)的浓度较大,加入少量的碱(或酸)对其pH影响不大,上图中,当滴加NaOH溶液的体积从19.98 mL变为20.02 mL(只滴加1滴)时,pH从4.3 突变至9.7,因此只要选择变色范围在这一突变范围内的指示剂就不会造成很大的误差。
说明:(1)酸碱恰好中和时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性取决于生成盐的性质,强酸强碱盐的溶液呈中性,强碱弱酸盐的溶液呈碱性,强酸弱碱盐的溶液呈酸性。
(2)滴定终点是通过指示剂颜色的变化来控制停止滴定的“点”,滴定终点与恰好反应越吻合,测定的误差越小。
【典例8】(23-24高二下·江苏无锡·月考)如图所示为常温下用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定10.00mL未知浓度的硫酸(用酚酞作指示剂)的滴定曲线。下列说法正确的是
A.水电离出的氢氧根离子浓度:a>b
B.硫酸的物质的量浓度为0.2000mol·L-1
C.指示剂变色时,说明硫酸与NaOH恰好完全反应
D.当滴加NaOH溶液的体积为10.00mL时,该混合液的=0.05mol·L-1
【答案】D
【解析】A.酸、碱抑制水的电离,a点剩余硫酸的浓度比b点大,a点对水电离的抑制作用比b点大,所以水电离出的氢氧根离子浓度:a<b,故A错误;B.当滴加NaOH的体积为20.00mL时,硫酸与NaOH刚好完全反应,则2c(H2SO4)×10.00mL=0.1000mol/L×20mL,c(H2SO4)=0.1000mol⋅L-1,故B错误;C.当最后半滴标准NaOH溶液滴入,溶液恰好由无色变成粉红色,且在半分钟内不变色时,达到了滴定终点,但酚酞变红,NaOH稍过量,故C错误;D.当滴加NaOH溶液为10.00mL时,该混合液的c(H+)==0.05mol/L,故D正确;故选D。
【变式8-1】(23-24高二上·江苏盐城·期中)室温下,某一元弱酸的电离常数。向浓度约为溶液中逐滴加入的标准溶液,其变化曲线如图所示忽略温度变化。a、、、四点中水的电离程度最大的是 点,滴定过程中宜选用 作指示剂,滴定终点在 (填“点以上”或“点以下”)。
【答案】c 酚酞 c点以上
【解析】a点为HA溶液,b点是HA和少量KA溶液,c点是KA和少量HA的混合液,d点是KA和KOH的混合液,酸、碱溶液都抑制了水的电离,KA促进水的电离,所以c点水的电离程度最大;由于HA为弱酸,恰好反应时溶液呈碱性,则选择在碱性范围内变色的指示剂酚酞,滴定终点呈碱性,应该在c点以上;故答案为:c;酚酞;c点以上。
【变式8-2】(24-25高二上·江苏·期末)室温下,向20.00 mL 0.1000 mol·L-1盐酸中滴加0.1000 mol·L-1NaOH溶液,溶液的pH随NaOH溶液体积的变化如图所示。已知lg 5=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.若滴加同浓度的氨水,可选择酚酞指示反应终点
C.选择甲基红指示反应终点,误差比甲基橙的小
D.V(NaOH)=30.00 mL时,pH=12.3
【答案】B
【解析】A.NaOH与盐酸恰好完全反应时溶液中的溶质为NaCl,呈中性,室温下pH=7,A正确;B.盐酸与氨水反应生成NH4Cl(强酸弱碱盐),溶液呈酸性(水解 ),酚酞的变色范围是(碱性 ),甲基红的变色范围是4.4~6.2(弱酸性),甲基橙的变色范围是3.1~4.4(酸性),因反应终点溶液呈酸性,应选甲基红或甲基橙作指示剂,而非酚酞(酚酞变色时溶液已呈碱性,误差大),B错误;C.甲基红的变色范围4.4~6.2更接近中性(pH = 7),甲基橙的变色范围3.1~4.4离中性更远,变色范围越接近反应终点pH,误差越小,故选择甲基红指示终点误差比甲基橙小,C正确;D.V(NaOH)=30.00 mL时,NaOH过量:,, 过量 ,
溶液总体积V = 20.00mL+30.00mL=50.00mL=0.05000L,则,pOH=-lg c({OH-)=-lg 0.02=1.7,室温下, pH+pOH=14,故pH=14-1.7=12.3,D正确; 故选B。
【变式8-3】(25-26高二上·江苏·月考)如图是常温下向20.00 mL的盐酸中逐滴加入0.10 mol·L-1 NaOH溶液时,溶液的pH随NaOH溶液的体积V(mL)变化的曲线,根据图像所得的下列结论中正确的是
A.原盐酸的浓度为0.10 mol·L-1 B.x的值为2.00
C.pH=12时,V的值为20.40 D.若配制NaOH溶液的固体中含有KOH杂质,则x<20.00
【答案】A
【解析】A. 由图知,原盐酸的pH=1,则其浓度为0.10 mol·L-1,A正确;B.由图可知,当加入x mL0.10 mol·L-1 NaOH溶液时,pH=7,说明HCl与NaOH恰好完全反应,溶液中,即,计算出x=20.00,B错误; C.pH=12时,氢氧化钠溶液过量,则混合溶液中:= mol/L,解得V值约为24.4,C错误;
D. 若配制NaOH溶液的固体中含有KOH杂质,则所配氢氧化钠溶液浓度偏低,则x>20.00 ,D错误;答案选A。
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