内容正文:
第二单元 溶液的酸碱性
题型01 溶液酸碱性的判断
题型02 pH试纸与pH计的使用规范
题型03 pH的计算
题型04 酸或碱溶液稀释后pH的计算
题型05 酸碱中和滴定操作
题型06 指示剂的选择
题型07 酸碱中和滴定的误差分析
题型08 滴定曲线(pH曲线)分析与应用
题型09 氧化还原滴定
题型01 溶液酸碱性的判断
【典例1】下列溶液一定显碱性的是( )
A.pH>7 B.含有OH-
C.c(OH-)>c(H+) D.石蕊变红
【答案】C
【解析】A项,pH>7 的溶液,由于温度未知,因此不一定呈碱性;B项,任何溶液中都含有OH-(水电离的OH-);C项,溶液中 c(OH-)>c(H+),溶液一定显碱性;D项,滴加紫色石蕊溶液后变红色的溶液,溶液呈酸性。
【变式1-1】100 ℃时Kw=1×10-12,下列对纯水的叙述正确的是( )
A.pH=6,显弱酸性
B.c(H+)=10-6 mol·L-1,显中性
C.Kw是常温时的10-2倍
D.常温下,pH=6的溶液为中性
【答案】B
【解析】100 ℃时Kw=1×10-12,纯水中只有水电离出的氢离子和氢氧根离子,两者浓度一定相等,所以有c(H+)=c(OH-)=1×10-6 mol·L-1,pH=6,此时溶液显中性,A错误,B正确;常温时Kw=1×10-14,所以100 ℃时的Kw是常温时的102倍,C错误;常温时Kw=1×10-14,此时中性溶液的pH=7,D错误。
【变式1-2】313 K时,水的离子积常数Kw=3.0×10-14,则在313 K时,c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1的溶液( )
A.呈酸性 B.呈中性
C.呈碱性 D.无法判断
【答案】C
【解析】313 K时,c(OH-)==3.0×10-7 mol·L-1,溶液中c(OH-)>c(H+),故溶液呈碱性。
【变式1-3】在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1.0×10-13 mol·L-1,下列有关该溶液的叙述,正确的是( )
A.该溶液可能呈酸性
B.该溶液一定呈碱性
C.该溶液的pH一定是1
D.该溶液的pH不可能为13
【答案】A
【解析】由水电离产生的c(H+)=1.0×10-13 mol·L-1,则由水电离产生的c(OH-)=1.0×10-13 mol·L-1。所以该溶液可能显酸性,也可能显碱性,显酸性时,pH=1;显碱性时,pH=13,故A正确。
题型02 pH试纸与pH计的使用规范
1.溶液酸碱性的测定方法
(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)
(2)利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为:取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照,读出pH。
(3)利用pH计测定。pH计可精确测量溶液的pH(读至小数点后2位)。
(4)用pH传感器(pH探头)测定。
2.测溶液pH时的三注意
(1)不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液,也不能将pH试纸先用水润湿,否则会将溶液稀释,可能导致所测定的pH不准确,使酸性溶液的pH变大,碱性溶液的pH变小,但中性溶液不受影响。
(2)若某溶液具有漂白性,则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性,也不能用pH试纸测定其pH。
(3)pH试纸不能测c(H+)>1 mol·L-1或c(OH-)>1 mol·L-1的溶液的pH。
【典例2】用pH试纸测定溶液的pH,下列叙述正确的是( )
A.测得某浓度的NaClO溶液的pH为10
B.常温下测得NH4Cl溶液pH约为4.1
C.用湿润的pH试纸测pH相同的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是盐酸
D.在试管内放入少量溶液并煮沸,把pH试纸放在管口观察其颜色并与标准比色卡比较
【答案】C
【解析】NaClO溶液具有漂白性,会将pH试纸漂白,故不能用pH试纸测定其pH,A错误;广泛的pH试纸测定的溶液的pH的数值为整数,B错误;稀释时,醋酸还会继续电离出氢离子,故稀释pH相同的盐酸和醋酸溶液时,醋酸的氢离子浓度变化小,pH变化小,故用湿润的pH试纸测pH相同的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是盐酸,C正确;在试管内放入少量溶液并煮沸,把pH试纸放在管口,无法测定溶液的pH,D错误。
【变式2-1】(24-25高三上·江苏盐城·阶段练习)下列实验装置(夹持装置略)及操作正确的是
A.装置甲可用于NH3干燥 B.装置乙可用于Cl2制备
C.装置丙可用于测定溶液的pH D.装置丁可用于固、液分离
【答案】B
【解析】A.NH3不能用浓硫酸干燥,A错误;
B.高锰酸钾的氧化性大于二氧化锰,与浓盐酸反应制氯气无需加热,B正确;
C.测定溶液的pH时,应用玻璃棒蘸取待测液滴于pH试纸的中央,不能将pH试纸插入溶液中,C错误;
D.装置丁固、液分离操作中缺少玻璃棒引流,D错误;
故选B。
【变式2-2】有一学生甲测某溶液的pH时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测;学生乙对学生甲的操作的评价为:操作错误,测定结果一定有误差。学生丙对学生甲操作的评价为:操作错误,但测定结果不一定有误差。
(1)你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点,原因是
_______________________________________________________________。
(2)若用此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是________,原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)只从下列试剂中选择实验所需的物品,你________(填“能”或“不能”)区分0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸。若能,简述操作过程。
_______________________________________________________________。
A.紫色石蕊试液 B.蒸馏水
C.BaCl2溶液 D.pH试纸
【答案】(1)丙 当溶液呈中性时,则不产生误差;否则将产生误差
(2)盐酸 在稀释过程中醋酸继续电离产生H+,使得溶液中c(H+)较盐酸溶液中c(H+)大,误差较小
(3)能 用玻璃棒分别蘸取两种溶液滴在两张pH试纸上,与标准比色卡比较其pH,pH较大的为0.01 mol·L-1的硫酸
【解析】(1)用pH试纸测溶液的pH时,试纸不能润湿,否则,相当于将溶液稀释,使酸性溶液的pH偏大,碱性溶液的pH偏小,但对中性溶液的pH无影响。
(2)用湿润的pH试纸测量溶液的pH时,对强酸溶液pH的影响更大,因弱酸溶液在稀释过程中要继续电离,稀释后的弱酸溶液中H+浓度比强酸溶液中H+浓度更接近于未稀释时的H+浓度。
(3)0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸浓度差别较大,可直接用pH试纸鉴别。
题型03 pH的计算
1.单一溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
强酸HnA
设HnA的浓度为c mol·L-1,则c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg nc
强碱B(OH)n
溶液
设B(OH)n的浓度为c mol·L-1,则c(OH-)=nc mol·L-1,c(H+)= mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg nc
2.混合溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
两种强酸混合
→c混(H+)=→pH
两种强碱混合
→c混(OH-)=→c(H+)=→pH
强酸与
强碱混合
恰好完全反
应显中性
pH=7(常温)
酸过量
先求c混(H+)=
→pH
碱过量
先求出c混(OH-)
=
→c混(H+)=→pH
【典例3】常温下,将0.1 mol·L-1 HCl溶液和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合后,则该溶液的pH是( )
A.1.7 B.12.3
C.12 D.1
【答案】C
【解析】这是强酸和强碱的混合,要先判断混合液的酸碱性。酸中c(H+)=0.1 mol·L-1;碱中c(OH-)=0.12 mol·L-1,等体积混合碱过量,根据pH的计算方法,要先求c(OH-),再求c(H+),最后求pH。c(OH-)余==0.01 mol·L-1,c(H+)==1×10-12 mol·L-1,则pH=-lg c(H+)=12。
【变式3-1】95 ℃时,水中的H+的物质的量浓度为10-6 mol·L-1,若把0.01 mol的NaOH固体溶解于95 ℃水中配成1 L溶液,则溶液的pH为( )
A.4 B.10 C.2 D.12
【答案】B
【解析】95 ℃时,水中的H+的物质的量浓度为10-6 mol·L-1,所以该温度下水的离子积常数是1×10-12。0.01 mol的NaOH固体溶解于95 ℃水中配成1 L溶液,溶液中OH-的浓度是0.01 mol·L-1,则溶液中c(H+)= mol·L-1=10-10 mol·L-1,因此pH=10。
【变式3-2】(23-24高二上·江苏扬州·期中)在常温下,有关下列四种溶液的叙述不正确的是
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
pH
11
11
3
3
A.分别取1mL稀释至100mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
B.在①、②中分别加入适量的氯化铵晶体,两种溶液的pH均减小
C.将②、③等体积混合,所得溶液pH=4.7:c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH−)
D.若将aL④与bL②混合后(忽略溶液体积变化),溶液的pH=4,则a:b=11:9
【答案】A
【解析】A.氨水稀释过程中会继续电离出OH−,所以稀释10倍其pH的变化小于1,则稀释后pH:①>②,同理醋酸稀释10倍其pH的变化也小于1,则pH:③<④,所以四种溶液的pH:①>②>④>③,A错误;
B.氯化铵溶于水后电离出铵根可以抑制氨水的电离使氢氧根浓度减小,铵根还可以结合NaOH溶液中的氢氧根使其氢氧根浓度减小,则溶液①、②中加入氯化铵晶体后,溶液的pH都会减小,B正确;
C.将②、③等体积混合,所得溶液pH=4.7,根据电荷守恒,c(CH3COO−)+c(OH−)=c(H+)+c(Na+),溶液为酸性,则满足c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH−),C正确;
D.pH=11的NaOH溶液和pH=3的盐酸浓度均为10-3mol/L,混合后pH=4,所以酸过量,则==10-4mol/L,解得a:b=11:9,D正确;
故选A。
【变式3-3】(22-23高二上·江苏扬州·阶段练习)下列说法正确的是
A.将纯水加热至较高温度,水的电离程度增大,和离子浓度均增大,呈酸性
B.用等浓度溶液分别中和等体积等pH的盐酸和醋酸,盐酸消耗溶液的体积大
C.常温下,的盐酸和的溶液混合(忽略体积变化)后,则盐酸与溶液的体积比为
D.室温下,的盐酸溶液与的氨水溶液等体积混合,溶液
【答案】C
【解析】A.水电离出的OH−浓度等于氢离子浓度,呈中性,A错误;
B.盐酸是强酸、醋酸是弱酸,等体积等pH的盐酸和醋酸,醋酸的物质的量更大,用等浓度溶液分别中和时,盐酸消耗溶液的体积小,B错误;
C.常温下,的盐酸和的溶液混合(忽略体积变化)后,,,则盐酸与溶液的体积比为,C正确;
D. 一水合氨是弱碱,室温下,的盐酸溶液中氢离子浓度与的氨水溶液中氢氧根离子浓度相等,二者等体积混合后碱大大过量,混合液中氨水的电离远大于氯化铵水解,则溶液,D错误;
答案选C。
题型04 酸或碱溶液稀释后pH的计算
溶液
类型
稀释至原来体积的10n倍
无限稀释
强酸
c(H+)减小为原来的,pH稀=pH原+n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能大于7)
强碱
c(OH-)减小为原来的,pH稀=pH原-n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能小于7)
弱酸
c(H+)减小的程度比强酸小,pH原<pH稀<pH原+n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能大于7)
弱碱
c(OH-)减小的程度比强碱小,pH原>pH稀>pH原-n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能小于7)
【典例4】常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1
C.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
【答案】C
【解析】A项,pH=3的醋酸溶液在稀释过程中电离平衡正向移动,稀释100倍时,3<pH<5;B项,pH=4的H2SO4溶液稀释100倍时,溶液中的c(H+)=1×10-6 mol·L-1,溶液中的c水(OH-)= mol·L-1=1×10-8 mol·L-1,c水(H+)=c水(OH-)=1×10-8 mol·L-1;C项,1 L 0.1 mol·L-1 Ba(OH)2溶液稀释为2 L时,c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1,c(H+)=1×10-13 mol·L-1,pH=13;D项,NaOH是强碱溶液,无论怎么稀释,pH在常温下不可能为6,只能无限接近于7。
【变式4-1】常温下,将pH=4的硫酸溶液分别稀释成原体积的10倍、100倍、10 000倍。则稀释后溶液的pH分别约为( )
A.5、6、8 B.5、6、7
C.4.7、6.7、8 D.4.7、6.7、7
【答案】B
【解析】本题易错之处是按一般稀释规律解题,即按pH强酸=a+n(pH=a的强酸溶液稀释10n倍)计算得到pH为8,错选A;由于稀释时存在pH强酸=a+n<7,所以将pH=4的硫酸溶液稀释10倍时,pH=5,稀释100倍时,pH=6,稀释10 000倍时pH近似等于7,故选B。
【变式4-2】常温下,关于溶液稀释的说法正确的是( )
A.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液加水到体积为2 L,pH=13
B.pH=3的醋酸溶液加水稀释到原浓度的,pH=5
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释到原浓度的,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1
D.pH=8的NaOH溶液加水稀释到原浓度的,其pH=6
【答案】A
【解析】A项,c(OH-)=0.2 mol·L-1,稀释1倍后c(OH-)=0.1 mol·L-1,则pH=13,正确;B项pH=3的醋酸溶液加水稀释到原浓度的后,电离程度变大,pH小于5,错误;C项,稀释100倍后,H2SO4的pH=6,则水电离的c水(H+)=10-8 mol·L-1,错误;D项,pH=8的NaOH溶液加水稀释,pH只能无限接近7,但要比7大,错误。
【变式4-3】(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。
题型05 酸碱中和滴定操作
1.概念
利用中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
2.原理
n(H+)=n(OH-)即:mc酸·V酸=nc碱·V碱(m、n代表酸和碱的元数)。
3.实验仪器
仪器
4.实验关键
(1)准确测定参加反应酸、碱的体积。
(2)准确判断滴定终点。
5.实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)滴定前准备
①检查:使用滴定管前,首先要检查是否漏水。
②润洗:滴定管加入酸、碱反应液之前,先用蒸馏水洗涤干净,然后分别用待装液润洗2~3遍。
③装液:分别将酸、碱反应液加入酸式、碱式滴定管中,使液面位于“0”刻度以上处。
④调液:调节活塞或玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满反应液,并使液面处于“0”刻度或“0”刻度以下。
⑤放液:从碱式滴定管中放出一定量的NaOH溶液于锥形瓶中,并滴2~3滴指示剂(甲基橙或酚酞)。
(2)滴定
①左手握滴定管活塞,右手摇动锥形瓶。
②眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
③终点判断:当滴入最后半滴标准液时,刚好使锥形瓶中的溶液变色,且在半分钟内不变色,即到滴定终点。读数并记录。
(3)实验数据的处理
重复滴定操作2~3次,代入各次滴定所得数据,求出NaOH浓度,再求其平均值。
【典例5】(25-26高三上·江苏苏州·期中)实验室称量一定质量固体以测定盐酸的浓度。下列相关原理、装置及操作不正确的是
A.称量 B.加水溶解
C.滴定 D.读数
【答案】C
【解析】A.具有腐蚀性,称量时为防止腐蚀托盘,需要放在玻璃器皿中进行称量, A正确;
B.可直接向锥形瓶中加水溶解,B正确;
C.在进行滴定操作时,规范操作是左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,C错误;
D.滴定管读数时视线与凹液面最低处相切,D正确;
故答案选C。
【变式5-1】(25-26高二上·江苏南京·月考)下列实验操作或方法符合规范的是
A.调控滴定速度
B.碱式滴定管排气
C.转移溶液
D.量取15.00mL NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【解析】A.调控滴定速度时,酸式滴定管应放在左手虎口处,使用左手拇指、食指和中指控制活塞,A错误;
B.碱式滴定管排气泡需将尖嘴向上弯曲,挤压玻璃珠使溶液喷出带出气泡,B错误;
C.转移溶液至容量瓶时,需用玻璃棒引流,玻璃棒下端靠容量瓶刻度线以下内壁,烧杯嘴紧靠玻璃棒,C错误;
D.NaOH溶液为强碱,应使用碱式滴定管量取,D正确;
故选D。
【变式5-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)下列实验的有关说法正确的是
A.用试纸测得氯水的
B.用酸式滴定管量取20.00 mL酸性KMnO4溶液
C.中和滴定时,眼睛应注视滴定管中液面的变化
D.中和滴定时,滴定管和锥形瓶都需用标准液或待测液润洗
【答案】B
【解析】A.氯水中的具有强氧化性,会漂白试纸,不能用试纸测氯水的,A错误;
B.酸性溶液具有强氧化性,会腐蚀碱式滴定管的橡胶管,因此必须用酸式滴定管量取,B正确;
C.中和滴定时,眼睛应注视锥形瓶中溶液的颜色变化以判断滴定终点,而非滴定管液面的变化,C错误;
D.锥形瓶无需润洗,否则会引入额外待测液导致误差,只有滴定管需要润洗,防止待装液被稀释,D错误;
故答案选B。
【变式5-3】(22-23高三上·江苏南通·阶段练习)用浓度为溶液滴定锥形瓶中20mLNaOH溶液,下列说法正确的是
A.滴定终点时溶液的
B.滴定时可以使用石蕊做指示剂
C.溶液应装在如图所示的滴定管中
D.若装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗,会使滴定消耗溶液体积偏大
【答案】D
【解析】A.滴定终点是指示剂变色的点,此反应应该用酚酞做指示剂,酚酞变色范围为8.2-10,故滴定终点应该,故A错误;
B.醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠,醋酸钠显碱性,应该选酚酞做指示剂,故B错误;
C.如图滴定管是碱式滴定管,溶液应装在酸式滴定管中,故C错误;
D.若装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗,相当于醋酸稀释了,会使滴定消耗溶液体积偏大,故D正确;
故答案为D
题型06 指示剂的选择
选择指示剂要求变色明显(一般不选用石蕊),指示剂变色时溶液的pH与溶液恰好中和时的pH要尽量吻合。当强酸、强碱相互滴定时,由于生成的盐溶液呈中性,故可以选择酚酞或甲基橙作指示剂;强酸、弱碱相互滴定时,生成的盐溶液呈酸性,应选择甲基橙作指示剂;强碱、弱酸相互滴定时,生成的盐溶液呈碱性,应选择酚酞作指示剂。
指示剂操作
酚酞
甲基橙
强碱滴定强酸
无色变为浅红色
——
强酸滴定强碱
浅红色变为无色
黄色变为橙色
【典例6】下列对几种具体的滴定分析(待测液置于锥形瓶内)中所用指示剂及滴定终点时的溶液颜色判断不正确的是( )
A.用标准酸性KMnO4溶液滴定Na2SO3溶液以测量其浓度:不用另选指示剂——浅红色
B.利用Ag++SCN-AgSCN↓,可用标准KSCN溶液测量AgNO3溶液浓度:Fe(NO3)3——浅红色
C.利用2Fe3++2I-I2+2Fe2+,用标准FeCl3溶液测量KI样品中KI的百分含量:淀粉——蓝色
D.利用OH-+H+H2O,用标准NaOH溶液来测量某盐酸的浓度:酚酞——浅红色
【答案】C
【解析】Na2SO3可使酸性KMnO4溶液褪色,当达到滴定终点时,溶液颜色由无色变为浅红色,不用另选指示剂,A正确;用Fe(NO3)3作指示剂,达到滴定终点时,Fe3+与SCN-反应生成Fe(SCN)3,溶液变为浅红色,B正确;Fe3+与I-反应生成I2,淀粉遇I2变为蓝色,用淀粉作指示剂,溶液始终为蓝色,无法判定滴定终点,C不正确;盐酸中加入酚酞,溶液为无色,当达到滴定终点时,酚酞遇碱会变为浅红色,D正确。
【变式6-1】用标准盐酸溶液滴定未知浓度的氢氧化钠溶液,用甲基橙作指示剂,下列说法不正确的是( )
A.可以用酚酞代替指示剂
B.滴定前不能用待测液润洗锥形瓶
C.若氢氧化钠吸收少量CO2,不影响滴定结果
D.可用量筒量取25.00 mL NaOH待测液置于锥形瓶中
【答案】D
【解析】用标准盐酸溶液滴定未知浓度的氢氧化钠溶液,反应终点时溶液为中性,可选甲基橙或酚酞作指示剂,A正确;滴定前不能用待测液润洗锥形瓶,否则待测液溶质的物质的量变大,影响测定结果,B正确;氢氧化钠吸收少量二氧化碳后变为碳酸钠,当甲基橙做指示剂时,反应后都生成氯化钠,不影响盐酸的体积,所以不影响滴定结果,C正确;量筒只能准确到0.1,不可用量筒量取25.00 mL NaOH待测液,应该用碱式滴定管,D不正确。
【变式6-2】下列滴定实验中,指示剂的选择或滴定终点颜色变化有错误的是( )
(提示:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S===2NaI+S↓)
选项
滴定管中
的溶液
锥形瓶中
的溶液
指示剂
滴定终点颜
色变化
A
NaOH
溶液
CH3COOH
溶液
酚酞
无色→浅红色
B
盐酸
氨水
甲基橙
黄色→橙色
C
酸性KMnO4
溶液
K2SO3
溶液
无
无色→浅红色
D
碘水
Na2S溶液
淀粉
蓝色→无色
【答案】D
【解析】氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液,强碱滴定弱酸,选择的指示剂是酚酞,终点颜色变化为无色→浅红色,A正确;盐酸滴定氨水,强酸滴定弱碱,选择的指示剂是甲基橙,终点颜色变化为黄色→橙色,B正确;亚硫酸钠被完全氧化后,过量的高锰酸钾使溶液显浅紫色,终点颜色变化为无色→浅红色,C正确;用碘水滴定硫化钠溶液,开始时溶液为无色,硫化钠被完全氧化后,碘水过量,淀粉遇碘变蓝,可选择淀粉作指示剂,滴定终点的颜色变化为无色→蓝色,D错误。
题型07 酸碱中和滴定的误差分析
1.分析依据
cB=(VB表示准确量取的待测液的体积、cA表示标准溶液的浓度)。
若VA偏大⇒cB偏大;若VA偏小⇒cB偏小。
2.实例(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,分析实验误差)
步骤
操作
c平(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前气泡消失
偏低
滴定
滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又变红
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,向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7】(24-25高三上·江苏南通·阶段练习)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7-1】(22-23高二下·江苏苏州·期中)用一定浓度的NaOH标准溶液滴定未知浓度的醋酸溶液,下列情况会使测定的醋酸溶液物质的量浓度偏低的是
A.碱式滴定管用蒸馏水洗净后,直接注入NaOH标准溶液
B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,直接装入未知浓度的醋酸溶液
C.滴定到终点读数时,俯视刻度线(滴定前平视)
D.碱式滴定管尖端滴定前有气泡,滴定后气泡消失
【答案】C
【解析】A.碱式滴定管用蒸馏水洗净后,直接注入NaOH标准溶液,NaOH标准溶液被稀释,浓度减小,滴定完全时V(标准)偏大,根据,c(待测)偏高,故A不选;
B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,直接装入未知浓度的醋酸溶液,待测液的物质的量不变,V(标准)不变,根据,c(待测)不变,故B不选;
C.滴定到终点读数时,俯视刻度线(滴定前平视),V(标准)偏小,根据,c(待测)偏低,故C选;
D.碱式滴定管尖端滴定前有气泡,滴定后气泡消失,V(标准)偏大,根据,c(待测)偏高,故D不选;
故选C。
【变式7-2】(22-23高二上·江苏南通·期末)常温下,将溶液置于锥形瓶中,将溶液置于滴定管中,用溶液滴定,实验中的下列情形会导致达到滴定终点时,消耗溶液体积小于的是
A.装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗
B.滴定管滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
C.滴定过程中,用蒸馏水将附着在瓶壁上的液体冲入溶液中
D.滴定结束时,俯视滴定管进行读数
【答案】D
【分析】NaOH滴定,标准液NaOH装在碱式滴定管中,量取可用酸式滴定管,所取待测液盛放于锥形瓶中。依据公式,若错误操作、会对V(NaOH)有影响,进而判对结果有影响。
【解析】A. 装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗,导致标准液NaOH被稀释,则中和等量的待测液,消耗NaOH体积偏多、大于,A不符合;
B. 滴定管滴定前尖嘴处有气泡,使初读数偏小,滴定后气泡消失,导致所测得的NaOH体积偏多、大于,B不符合;
C. 滴定过程中,用蒸馏水将附着在瓶壁上的液体冲入溶液中,不影响醋酸和氢氧化钠溶液的物质的量,不影响的消耗NaOH的体积,C不符合;,
D. 滴定结束时,俯视滴定管进行读数,使末读数偏小,导致所测得的NaOH体积偏小、小于,D符合;
答案选D。
【变式7-3】(24-25高二下·江苏无锡·期中)国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035g/mL,实验室用标准NaOH溶液测定食醋中醋酸的浓度,以检测食醋是否符合国家标准,某品牌白醋的醋酸浓度测定过程如图所示,请回答:
(1)选用上述 (填“甲”或“乙”)滴定管量取10.00mL白醋。
(2)有一支50 mL的碱式滴定管,其中盛有溶液,液面恰好在10.00 mL刻度处,现把管内液体全部放出,用量筒接收,得到溶液的体积_______。
A.等于10 mL B.等于40 mL C.大于40 mL D.不能确定
(3)根据该同学的计算结果,应该选 作指示剂。(填“酚酞”、“甲基橙”或“石蕊”)
(4)该滴定达到终点时的现象是 。
(5)某次实验滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如下图所示,则所用NaOH溶液的体积为 mL。
(6)用0.060mol·L-1标准NaOH溶液滴定上述稀释后的醋酸溶液,滴定结果如下表所示:
滴定
次数
待测溶液
的体积/mL
标准溶液的体积
滴定前
刻度/mL
滴定后
刻度/mL
1
25.00mL
0.02
25.01
2
25.00mL
0.70
25.71
3
25.00mL
0.50
24.2
则该品牌白醋中醋酸含量为 mg/mL。
(7)下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏高的是_______。(填编号)。
A.取待测液的滴管,取液前滴定管尖嘴处无气泡,取液后尖嘴处出现气泡
B.滴定前盛放白醋稀溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
D.读取NaOH溶液体积时,开始时俯视读数,滴定结束时仰视读数
(8)除了中和滴定,实际工作中也可利用物质间的氧化还原反应、沉淀反应进行类似的滴定分析。某实验小组为了分析某补血剂(有效成分为FeSO4·7H2O)中铁元素的质量分数,将其配成溶液,用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,下列滴定方式中,最合理的是 (填字母)。
【答案】(1)甲
(2)C
(3)酚酞
(4)当滴入最后半滴氢氧化钠溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内溶液不变色
(5)26.10
(6)36
(7)ACD
(8)B
【分析】量取10mL白醋,稀释至100mL,量取稀释后的溶液25mL,加入酚酞为指示剂,用标准氢氧化钠溶液滴定从而测出醋酸的浓度。
【解析】(1)白醋要用酸式滴定管量取,甲是酸式滴定管,乙是碱式滴定管,故选用上述甲滴定管量取10.00mL白醋。
(2)50mL的碱式滴定管,50mL以下有一段没有刻度,当其中盛有溶液,液面恰好在10.00mL刻度处,把管内液体全部放出,用量筒接收,得到溶液的体积是大于50mL-10mL=40mL,故选C。
(3)用氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液,恰好中和时生成醋酸钠,水解使溶液显碱性,应该选酚酞作指示剂。
(4)氢氧化钠滴定醋酸,该滴定达到终点时的现象是当滴入最后半滴氢氧化钠溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内溶液不褪色。
(5)某次实验滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如图所示,所用NaOH溶液的体积为=26.10mL-0.00mL=26.10mL。
(6)三次所用标准溶液的体积分别是:24.99mL、25.01mL、23.70mL,第三次实验消耗氢氧化钠溶液体积偏大,舍去,则消耗标准NaOH溶液的体积= mL=25.00mL,测得稀释后白醋中醋酸的浓度= =0.06000mol/L,转化为国家标准,浓度应为:×=0.03600g/mL=36mg/mL。
(7)A.量取待测液时,取液前滴定管尖嘴处无气泡,取液后尖嘴处有气泡,则实际量取的白醋体积偏大,消耗的氢氧化钠溶液偏多,醋酸浓度偏高,故A选;
B.滴定前盛放白醋稀溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥,无影响,故B不选;
C.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液,NaOH溶液被蒸馏水稀释,会造成消耗标准NaOH溶液体积偏大,则白醋中醋酸的浓度数值会偏高,故C选;
D.读取NaOH溶液体积时,开始时俯视读数,滴定结束时仰视读数,消耗标准液的体积偏大,则白醋中醋酸的浓度数值会偏高,故D选;
故答案为:ACD;
(8)用KMnO4标准溶液滴定,高锰酸钾溶液具有强氧化性,应放在酸式滴定管中,溶液应放在锥形瓶中,故选B。
题型08 滴定曲线(pH曲线)分析与应用
1.强酸与强碱滴定过程中pH曲线
如以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸的滴定曲线如下
2.强酸(碱)滴定弱碱(酸)pH曲线比较
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线
曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)
【典例8】(23-24高一下·江苏南京·期末)常温下,用盐酸滴定溶液,所得溶液的pH、和的物质的量分数(x)与滴加盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②代表
B.当溶液显中性时,滴入盐酸的体积小于
C.溶液pH值为13
D.的电离常数约为
【答案】B
【分析】随着HCl的加入,溶液中NH3•H2O的含量越来越低,的含量越来越高,曲线①代表x(NH3•H2O),曲线②代表x(),另一根曲线代表pH的变化,据此回答。
【解析】A.根据分析可知,曲线①代表x(NH3•H2O),曲线②代表x(),故A项错误;
B.氯化铵溶液显酸性,则当溶液显中性时,溶液溶质为氯化铵和一水合氨,此时滴入盐酸的体积小于25.00mL,故B项正确;
C.0.10mol⋅L−1 NH3•H2O溶液,溶液体积未知,无法计算H+的浓度,故无法计算溶液pH,故C项错误;
D.NH3•H2O的电离常数表达式为,a点时c()=c(NH3•H2O),Kb=c(OH-)=10-4.74mol/L,故D项错误;
故本题选B。
【变式8-1】(23-24高二下·江苏无锡·阶段练习)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8-2】(24-25高三上·江苏苏州·期中)室温下,通过下列实验探究草酸()的性质。已知,,。
实验1:用0.1000 NaOH溶液滴定25.00mL 0.1000 溶液,滴定曲线如下图所示。
实验2:向0.1000 溶液中滴加溶液,产生沉淀。
实验3:向酸性溶液中滴加0.1000 溶液至溶液恰好褪色。
下列说法正确的是
A.实验1中X点的溶液中:
B.实验1中pH为8.4的溶液中:
C.实验2中发生反应的平衡常数K=59
D.实验3中发生反应的离子方程式为
【答案】C
【解析】A.实验1中X点加入25.00mL0.1000 NaOH溶液,所得溶液为溶液,由图可知,此时溶液显酸性,的电离程度大于其水解程度,,A错误;
B.实验1中pH为8.4的溶液是加入了50.00mL0.1000 NaOH溶液,所得溶液为溶液,存在质子守恒:,B错误;
C.向0.1000 溶液中滴加溶液,产生沉淀,发生反应,平衡常数K====59,C正确;
D.向酸性溶液中滴加0.1000溶液至溶液恰好褪色,发生氧化还原反应生成二氧化碳和锰离子,是弱酸,不能拆写成离子,离子方程式为:,D错误;
故选C。
【变式8-3】(24-25高二上·江苏南通·阶段练习)常温下,用 溶液滴定 溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是
A.点①所示溶液中:
B.点②所示溶液中:
C.点③所示溶液中:
D.用酚酞作指示剂,滴定终点时溶液由浅红色变为无色
【答案】B
【解析】A.醋酸是弱电解质,可以电离出醋酸根离子和氢离子,同时水也会电离出氢离子,则氢离子浓度比醋酸根离子浓度大,同时弱电解质电离是微弱的,则,A错误;
B.②点溶液是反应一半的点,CH3COONa和CH3COOH的比为1:1,该点显酸性,则醋酸的电离大于醋酸根离子的水解,则醋酸根离子的浓度大于醋酸分子的浓度,根据电荷守恒c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CH3COO-),结合醋酸根离子的浓度大于醋酸分子的浓度,则,B正确;
C.点③时恰好完全反应生成醋酸钠,溶液中质子守恒为:,C错误;
D.滴定终点为醋酸钠,溶液显碱性,则用酚酞作指示剂,滴定终点时溶液由无色变为浅红色,D错误;
故选B。
题型09 氧化还原滴定
1.滴定原理
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。或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些还原性或氧化性反应的物质。
2.滴定试剂
常见用于滴定的氧化剂有:KMnO4、K2Cr2O7、I2等;常见用于滴定的还原剂有:Na2S2O3、亚铁盐、草酸、维生素C等。
3.指示剂
(1)专用指示剂,如在碘量法滴定中,可用淀粉溶液作指示剂。
(2)自身指示剂,如用酸性KMnO4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
原理
2MnO+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++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
当滴入最后一滴酸性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)Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
淀粉溶液
终点
判断
当滴入最后一滴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
【典例9】(24-25高二下·江苏南通·期中)亚硝酰硫酸(NOSO4H)是一种制造燃料的重要液体原料。将SO2通入盛有浓硫酸和浓硝酸的混合液中,维持体系温度5~20℃,使其充分反应来制取亚硝酰硫酸。
(1)写出制备NOSO4H的化学方程式: 。反应过程中产生大量的热,维持体系温度在5~20℃的实验方法是 。
(2)过量的SO2的处理。
①用过量浓氨水吸收SO2并在空气中氧化。写出该过程中总反应离子方程式: 。
②利用MnO2与SO2反应制备MnSO4,将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中,保持温度不变的情况下,测得溶液中c(Mn2+)和c(SO)随反应时间的变化如图所示。导致溶液中c(Mn2+)和c(SO)的变化产生明显差异的原因是: 。
(3)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) HNO3+SO2NOSO4H 冷水浴,调节分液漏斗活塞,控制浓硫酸的滴加速度
(2) 2SO2+O2+4NH3·H2O=4NH+2SO+2H2O Mn2+催化O2与H2O、SO2反应生成H2SO4
(3) 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 93.13%
【解析】(1)二氧化硫与浓硫酸和浓硝酸的混合液反应制取NOSO4H,所以反应的方程式为:HNO3+SO2NOSO4H,该反应必须维持体系温度不得高于20℃,采取的措施冷水浴,调节分液漏斗活塞,控制浓硫酸的滴加速度;
(2)①用过量浓氨水吸收SO2并在空气中氧化最终产物为,该过程中总反应离子方程式:;
②该反应方程式为,生成的和为1:1,实际生产中的浓度明显高于,可能原因是:催化O2与H2O、SO2反应生成H2SO4;
(3)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,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%。
【变式9-1】(25-26高一上·江苏扬州·阶段练习)测定二氧化氯漂白液中的物质的量浓度,步骤如下:
①量取二氧化氯漂白液于锥形瓶中,加蒸馏水稀释到,再向其中加入过量溶液,二氧化氯漂白液中的两种成分分别发生反应:、。
②加入淀粉作指示剂(遇淀粉变蓝色),向其中逐滴加入的溶液至反应恰好完全进行,过程中发生的反应为:。
③加入稀硫酸调节溶液,发生反应:。
④再逐滴加入的溶液,反应恰好完全进行时,该步消耗溶液。求该二氧化氯漂白液中的物质的量浓度 。(写出计算过程)
【答案】
0.0500 mol·L-1
【解析】根据反应过程中发生的反应:、、。可得关系式:,故该二氧化氯漂白液中的物质的量浓度为。
【变式9-2】(25-26高二上·江苏淮安·月考)三氯化铬CrCl3在工业上主要用作媒染剂和催化剂,Cr(OH)3常用于颜料、陶瓷、橡胶等工业,实验室模拟工业上以BaCrO4为原料制备CrCl3和Cr(OH)3。
(1)制备CrCl3。
取一定质量的BaCrO4和对应量的水加入到三颈瓶中,水浴加热并搅拌,一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇(C2H5OH)充分反应,生成CrCl3并放出CO2气体。
①上述反应的化学方程式为 。
②上述反应中的乙醇与BaCrO4投料的物质的量比例大约为3︰8,原因是 。
(2)测定CrCl3的质量分数。
Ⅰ.称取样品0.3300g,加水溶解并配成250mL的溶液。
Ⅱ.移取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸后加入稍过量的Na2O2,稀释并加热煮沸,再加入过量的硫酸酸化,将Cr3+氧化为;再加入过量KI固体,加塞摇匀,使铬元素完全以Cr3+的形式存在。
Ⅲ.加入2-3滴指示剂,用0.0250mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定3次,平均消耗标准Na2S2O3溶液24.00mL。
已知反应:
①该滴定实验可选用 作指示剂。
②盛装标准Na2S2O3溶液的仪器为 (填标号)。
③下列操作会使CrCl3的质量分数偏低的是 。
A.锥形瓶用蒸馏水洗净后,残留少量水
B.盛装标准Na2S2O3溶液的滴定管用蒸馏水洗净后未润洗
C.滴定前滴定管尖端气泡未排除,滴定后气泡消失
D.滴定前仰视滴定管读数,滴定后俯视滴定管读数
(3)制备Cr(OH)3。
Cr(Ⅲ)的存在形态的物质的量分数随溶液pH的分布如图所示。
请补充完整由CrCl3溶液制备Cr(OH)3的实验方案:取适量CrCl3溶液, ;
低温烘干,得到Cr(OH)3晶体(实验中须使用的试剂:1.0 mol·L-1NaOH溶液、0.1 mol·L-1AgNO3溶液、0.1 mol·L-1HNO3溶液、蒸馏水)。
【答案】(1) 加大乙醇的投料利于BaCrO4的完全反应,提高BaCrO4利用率
(2) 淀粉溶液 A D
(3)加入1 mol·L-1NaOH溶液,调节pH在6~12范围内,过滤,使用蒸馏水洗涤沉淀,取最后一次洗涤液,用0.1 mol·L-1HNO3溶液、0.1 mol·L-1AgNO3溶液检验洗涤液中不存在氯离子时,洗涤干净,低温烘干,得到Cr(OH)3晶体
【分析】BaCrO4和对应量的水加入到三颈瓶中,水浴加热并搅拌,一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇(C2H5OH)充分反应,生成CrCl3并放出CO2气体,蒸发浓缩、降温结晶得到产品;通过氧化还原滴定测定的CrCl3质量分数,由CrCl3溶液制备的Cr(OH)3实验方案要注意控制溶液的pH在6~12范围内;据此回答问题。
【解析】(1)①BaCrO4和对应量的水加入到三颈瓶中,水浴加热并搅拌,一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇(C2H5OH)充分反应,生成CrCl3并放出CO2气体,反应的化学方程式为,故答案为。
②反应中的乙醇与BaCrO4反应比例为1:4,投料的乙醇与BaCrO4物质的量比例大约为3:8,原因是加大乙醇的投料利于BaCrO4的完全反应,提高BaCrO4利用率;故答案为加大乙醇的投料利于BaCrO4的完全反应,提高BaCrO4利用率。
(2)①由题意知,该滴定实验是用0.0250mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定反应中生成的碘,故可选用淀粉溶液为指示剂,故答案为淀粉。
②标准Na2S2O3溶液为强碱弱酸盐,溶液呈碱性,故盛装标准Na2S2O3溶液的仪器为碱式滴定管,故答案为A。
③根据题意可知,通过标准Na2S2O3溶液的用量来计算CrCl3的量,从而计算CrCl3的质量分数,由电子得失守恒得关系式。
A.锥形瓶用蒸馏水洗净后,残留少量水,不影响锥形瓶中溶质的量,对实验结果无影响,A不符合题意;
B.盛装标准Na2S2O3溶液的滴定管用蒸馏水洗净后未润洗,会使Na2S2O3标准溶液浓度降低,消耗的Na2S2O3溶液体积偏大,会使计算出CrCl3的质量分数偏高,B不符合题意;
C.滴定前滴定管尖端气泡未排除,滴定后气泡消失,则气泡的体积计入Na2S2O3溶液体积,Na2S2O3溶液体积偏大,会使计算出CrCl3的质量分数偏高,C不符合题意;
D.滴定前仰视滴定管读数,滴定后俯视滴定管读数,会使读出的Na2S2O3溶液体积偏小,会使计算出CrCl3的质量分数偏低,D符合题意;
故答案选D。
(3)由图可知,pH在6~12范围内,Cr(Ⅲ )的存在形态为Cr(OH)3,氯离子和硝酸银生成不溶于稀硝酸的氯化银沉淀可以检验沉淀是否洗涤干净,故由CrCl3溶液制备的实验方案:取适量CrCl3溶液,加入1 mol/L NaOH溶液,调节pH在6~12范围内,过滤,使用蒸馏水洗涤沉淀,取最后一次洗涤液,用0.1 mol/LHNO3溶液、0.1 mol/LAgNO3溶液检验洗涤液中不存在氯离子时,洗涤干净,低温烘干,得到Cr(OH)3晶体,故答案为加入1 mol/L NaOH溶液,调节pH在6~12范围内,过滤,使用蒸馏水洗涤沉淀,取最后一次洗涤液,用0.1 mol/LHNO3溶液、0.1 mol/LAgNO3溶液检验洗涤液中不存在氯离子时,洗涤干净,低温烘干,得到Cr(OH)3晶体。
【变式9-3】(24-25高二上·江苏苏州·阶段练习)滴定实验是化学学科中最重要的定量实验之一,常见的滴定实验有酸碱中和滴定、氧化还原应滴定、沉淀滴定等等。
(1)酸碱中和滴定—用0.1000标准溶液测定某溶液的物质的量浓度(用酚酞作指示剂),请回答下列问题:
①若某学生在实验过程中,记录滴定前滴定管内液面读数为1.10,滴定后液面如图,则此时消耗标准溶液的体积为 ;
②该学生做了三组平行实验,数据记录如下:实验序号、待测溶液的体积/、0.1000溶液的体积/滴定前刻度、滴定后刻度
1
25.00
0.00
25.02
2
25.00
1.56
31.30
3
25.00
0.22
25.20
选取上述合理数据,计算出待测溶液的物质的量浓度为 (小数点后保留四位);
(2)氧化还原滴定——葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定,葡萄酒常用作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离计算)的方案如下:
注:实验中加入盐酸的目的:将全部转化成。
①滴定时,溶液应装在 (“酸”或“碱”)式滴定管中,滴定终点时滴定现象是 。
②实验消耗标准溶液25.00,所测样品中抗氧化剂的残留量(以游离计算)为 。
③上述滴定过程中的原理为 (用离子方程式表示),下列情形会造成测定结果偏高的 。
A.滴定持续时间稍长,溶液中部分被空气氧化
B.滴定前平视,滴定后俯视
C.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗
D.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后气泡消失
【答案】(1) 23.80mL 0.1000
(2) 酸 滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为浅蓝色,且半分钟不褪色 0.16 CD
【解析】(1)①滴定管从上往下读,根据图像读数为24.90mL,减去起始数据1.10mL,实际体积为23.80mL;
②第2组数据有误,舍去,求得盐酸溶液的体积为25.00mL,根据c(NaOH)×V(NaOH)= c(HCl)×V(HCl),求得c(NaOH)=0.1000;
(2)①碘具有氧化性,应用酸式滴定管盛装;滴定终点现象:滴入最后半滴标准液,溶液由无色变为浅蓝色,且半分钟不褪色;
②根据离子方程式,样品中二氧化硫的含量为;
③根据前述解析可知,滴定原理的离子方程式为;
A.滴定持续时间稍长,溶液中部分二氧化硫被空气氧化,碘消耗变少,结果偏小,A错误;
B.滴定前平视,滴定后俯视,碘体积偏少,结果偏小,B错误;
C.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗,碘消耗变多,结果偏大,C正确;
D.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后气泡消失,碘消耗变多,结果偏大,D正确;
故答案选CD。
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第二单元 溶液的酸碱性
题型01 溶液酸碱性的判断
题型02 pH试纸与pH计的使用规范
题型03 pH的计算
题型04 酸或碱溶液稀释后pH的计算
题型05 酸碱中和滴定操作
题型06 指示剂的选择
题型07 酸碱中和滴定的误差分析
题型08 滴定曲线(pH曲线)分析与应用
题型09 氧化还原滴定
题型01 溶液酸碱性的判断
【典例1】下列溶液一定显碱性的是( )
A.pH>7 B.含有OH-
C.c(OH-)>c(H+) D.石蕊变红
【变式1-1】100 ℃时Kw=1×10-12,下列对纯水的叙述正确的是( )
A.pH=6,显弱酸性
B.c(H+)=10-6 mol·L-1,显中性
C.Kw是常温时的10-2倍
D.常温下,pH=6的溶液为中性
【变式1-2】313 K时,水的离子积常数Kw=3.0×10-14,则在313 K时,c(H+)=1.0×10-7 mol·L-1的溶液( )
A.呈酸性 B.呈中性
C.呈碱性 D.无法判断
【变式1-3】在25 ℃时,某稀溶液中由水电离产生的H+浓度为1.0×10-13 mol·L-1,下列有关该溶液的叙述,正确的是( )
A.该溶液可能呈酸性
B.该溶液一定呈碱性
C.该溶液的pH一定是1
D.该溶液的pH不可能为13
题型02 pH试纸与pH计的使用规范
1.溶液酸碱性的测定方法
(1)酸碱指示剂法(只能测定溶液的pH范围)
(2)利用pH试纸测定。使用pH试纸的正确操作为:取一小块pH试纸于干燥洁净的玻璃片或表面皿上,用干燥洁净的玻璃棒蘸取试液点在试纸上,当试纸颜色变化稳定后迅速与标准比色卡对照,读出pH。
(3)利用pH计测定。pH计可精确测量溶液的pH(读至小数点后2位)。
(4)用pH传感器(pH探头)测定。
2.测溶液pH时的三注意
(1)不能用湿润的玻璃棒蘸取待测液,也不能将pH试纸先用水润湿,否则会将溶液稀释,可能导致所测定的pH不准确,使酸性溶液的pH变大,碱性溶液的pH变小,但中性溶液不受影响。
(2)若某溶液具有漂白性,则不能用酸碱指示剂测定该溶液的酸碱性,也不能用pH试纸测定其pH。
(3)pH试纸不能测c(H+)>1 mol·L-1或c(OH-)>1 mol·L-1的溶液的pH。
【典例2】用pH试纸测定溶液的pH,下列叙述正确的是( )
A.测得某浓度的NaClO溶液的pH为10
B.常温下测得NH4Cl溶液pH约为4.1
C.用湿润的pH试纸测pH相同的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是盐酸
D.在试管内放入少量溶液并煮沸,把pH试纸放在管口观察其颜色并与标准比色卡比较
【变式2-1】(24-25高三上·江苏盐城·阶段检测)下列实验装置(夹持装置略)及操作正确的是
A.装置甲可用于NH3干燥 B.装置乙可用于Cl2制备
C.装置丙可用于测定溶液的pH D.装置丁可用于固、液分离
【变式2-2】有一学生甲测某溶液的pH时,他先用蒸馏水润湿pH试纸,然后用洁净干燥的玻璃棒蘸取试样进行检测;学生乙对学生甲的操作的评价为:操作错误,测定结果一定有误差。学生丙对学生甲操作的评价为:操作错误,但测定结果不一定有误差。
(1)你支持________(填“乙”或“丙”)同学的观点,原因是
_______________________________________________________________。
(2)若用此法分别测定c(H+)相等的盐酸和醋酸溶液的pH,误差较大的是________,原因是_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)只从下列试剂中选择实验所需的物品,你________(填“能”或“不能”)区分0.1 mol·L-1的硫酸和0.01 mol·L-1的硫酸。若能,简述操作过程。
_______________________________________________________________。
A.紫色石蕊试液 B.蒸馏水
C.BaCl2溶液 D.pH试纸
题型03 pH的计算
1.单一溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
强酸HnA
设HnA的浓度为c mol·L-1,则c(H+)=nc mol·L-1,pH=-lg c(H+)=-lg nc
强碱B(OH)n
溶液
设B(OH)n的浓度为c mol·L-1,则c(OH-)=nc mol·L-1,c(H+)= mol·L-1,pH=-lg c(H+)=14+lg nc
2.混合溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
两种强酸混合
→c混(H+)=→pH
两种强碱混合
→c混(OH-)=→c(H+)=→pH
强酸与
强碱混合
恰好完全反
应显中性
pH=7(常温)
酸过量
先求c混(H+)=
→pH
碱过量
先求出c混(OH-)
=
→c混(H+)=→pH
【典例3】常温下,将0.1 mol·L-1 HCl溶液和0.06 mol·L-1的Ba(OH)2溶液等体积混合后,则该溶液的pH是( )
A.1.7 B.12.3
C.12 D.1
【变式3-1】95 ℃时,水中的H+的物质的量浓度为10-6 mol·L-1,若把0.01 mol的NaOH固体溶解于95 ℃水中配成1 L溶液,则溶液的pH为( )
A.4 B.10 C.2 D.12
【变式3-2】(23-24高二上·江苏扬州·期中)在常温下,有关下列四种溶液的叙述不正确的是
编号
①
②
③
④
溶液
氨水
氢氧化钠溶液
醋酸
盐酸
pH
11
11
3
3
A.分别取1mL稀释至100mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
B.在①、②中分别加入适量的氯化铵晶体,两种溶液的pH均减小
C.将②、③等体积混合,所得溶液pH=4.7:c(CH3COO−)>c(Na+)>c(H+)>c(OH−)
D.若将aL④与bL②混合后(忽略溶液体积变化),溶液的pH=4,则a:b=11:9
【变式3-3】(22-23高二上·江苏扬州·阶段检测)下列说法正确的是
A.将纯水加热至较高温度,水的电离程度增大,和离子浓度均增大,呈酸性
B.用等浓度溶液分别中和等体积等pH的盐酸和醋酸,盐酸消耗溶液的体积大
C.常温下,的盐酸和的溶液混合(忽略体积变化)后,则盐酸与溶液的体积比为
D.室温下,的盐酸溶液与的氨水溶液等体积混合,溶液
题型04 酸或碱溶液稀释后pH的计算
溶液
类型
稀释至原来体积的10n倍
无限稀释
强酸
c(H+)减小为原来的,pH稀=pH原+n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能大于7)
强碱
c(OH-)减小为原来的,pH稀=pH原-n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能小于7)
弱酸
c(H+)减小的程度比强酸小,pH原<pH稀<pH原+n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能大于7)
弱碱
c(OH-)减小的程度比强碱小,pH原>pH稀>pH原-n
由于水的电离不可忽视,pH只能接近7(不可能小于7)
【典例4】常温下,关于溶液的稀释下列说法正确的是( )
A.pH=3的醋酸溶液稀释100倍,pH=5
B.pH=4的H2SO4溶液加水稀释100倍,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1
C.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液稀释为2 L,pH=13
D.pH=8的NaOH溶液稀释100倍,其pH=6
【变式4-1】常温下,将pH=4的硫酸溶液分别稀释成原体积的10倍、100倍、10 000倍。则稀释后溶液的pH分别约为( )
A.5、6、8 B.5、6、7
C.4.7、6.7、8 D.4.7、6.7、7
【变式4-2】常温下,关于溶液稀释的说法正确的是( )
A.将1 L 0.1 mol·L-1的Ba(OH)2溶液加水到体积为2 L,pH=13
B.pH=3的醋酸溶液加水稀释到原浓度的,pH=5
C.pH=4的H2SO4溶液加水稀释到原浓度的,溶液中由水电离产生的c(H+)=1×10-6 mol·L-1
D.pH=8的NaOH溶液加水稀释到原浓度的,其pH=6
【变式4-3】(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
题型05 酸碱中和滴定操作
1.概念
利用中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
2.原理
n(H+)=n(OH-)即:mc酸·V酸=nc碱·V碱(m、n代表酸和碱的元数)。
3.实验仪器
仪器
4.实验关键
(1)准确测定参加反应酸、碱的体积。
(2)准确判断滴定终点。
5.实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)滴定前准备
①检查:使用滴定管前,首先要检查是否漏水。
②润洗:滴定管加入酸、碱反应液之前,先用蒸馏水洗涤干净,然后分别用待装液润洗2~3遍。
③装液:分别将酸、碱反应液加入酸式、碱式滴定管中,使液面位于“0”刻度以上处。
④调液:调节活塞或玻璃球,使滴定管尖嘴部分充满反应液,并使液面处于“0”刻度或“0”刻度以下。
⑤放液:从碱式滴定管中放出一定量的NaOH溶液于锥形瓶中,并滴2~3滴指示剂(甲基橙或酚酞)。
(2)滴定
①左手握滴定管活塞,右手摇动锥形瓶。
②眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。
③终点判断:当滴入最后半滴标准液时,刚好使锥形瓶中的溶液变色,且在半分钟内不变色,即到滴定终点。读数并记录。
(3)实验数据的处理
重复滴定操作2~3次,代入各次滴定所得数据,求出NaOH浓度,再求其平均值。
【典例5】(25-26高三上·江苏苏州·期中)实验室称量一定质量固体以测定盐酸的浓度。下列相关原理、装置及操作不正确的是
A.称量 B.加水溶解
C.滴定 D.读数
【变式5-1】(25-26高二上·江苏南京·月考)下列实验操作或方法符合规范的是
A.调控滴定速度
B.碱式滴定管排气
C.转移溶液
D.量取15.00mL NaOH溶液
A.A B.B C.C D.D
【变式5-2】(24-25高一下·江苏南京·期末)下列实验的有关说法正确的是
A.用试纸测得氯水的
B.用酸式滴定管量取20.00 mL酸性KMnO4溶液
C.中和滴定时,眼睛应注视滴定管中液面的变化
D.中和滴定时,滴定管和锥形瓶都需用标准液或待测液润洗
【变式5-3】(22-23高三上·江苏南通·阶段检测)用浓度为溶液滴定锥形瓶中20mLNaOH溶液,下列说法正确的是
A.滴定终点时溶液的
B.滴定时可以使用石蕊做指示剂
C.溶液应装在如图所示的滴定管中
D.若装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗,会使滴定消耗溶液体积偏大
题型06 指示剂的选择
选择指示剂要求变色明显(一般不选用石蕊),指示剂变色时溶液的pH与溶液恰好中和时的pH要尽量吻合。当强酸、强碱相互滴定时,由于生成的盐溶液呈中性,故可以选择酚酞或甲基橙作指示剂;强酸、弱碱相互滴定时,生成的盐溶液呈酸性,应选择甲基橙作指示剂;强碱、弱酸相互滴定时,生成的盐溶液呈碱性,应选择酚酞作指示剂。
指示剂操作
酚酞
甲基橙
强碱滴定强酸
无色变为浅红色
——
强酸滴定强碱
浅红色变为无色
黄色变为橙色
【典例6】下列对几种具体的滴定分析(待测液置于锥形瓶内)中所用指示剂及滴定终点时的溶液颜色判断不正确的是( )
A.用标准酸性KMnO4溶液滴定Na2SO3溶液以测量其浓度:不用另选指示剂——浅红色
B.利用Ag++SCN-AgSCN↓,可用标准KSCN溶液测量AgNO3溶液浓度:Fe(NO3)3——浅红色
C.利用2Fe3++2I-I2+2Fe2+,用标准FeCl3溶液测量KI样品中KI的百分含量:淀粉——蓝色
D.利用OH-+H+H2O,用标准NaOH溶液来测量某盐酸的浓度:酚酞——浅红色
【变式6-1】用标准盐酸溶液滴定未知浓度的氢氧化钠溶液,用甲基橙作指示剂,下列说法不正确的是( )
A.可以用酚酞代替指示剂
B.滴定前不能用待测液润洗锥形瓶
C.若氢氧化钠吸收少量CO2,不影响滴定结果
D.可用量筒量取25.00 mL NaOH待测液置于锥形瓶中
【变式6-2】下列滴定实验中,指示剂的选择或滴定终点颜色变化有错误的是( )
(提示:2KMnO4+5K2SO3+3H2SO4===6K2SO4+2MnSO4+3H2O、I2+Na2S===2NaI+S↓)
选项
滴定管中
的溶液
锥形瓶中
的溶液
指示剂
滴定终点颜
色变化
A
NaOH
溶液
CH3COOH
溶液
酚酞
无色→浅红色
B
盐酸
氨水
甲基橙
黄色→橙色
C
酸性KMnO4
溶液
K2SO3
溶液
无
无色→浅红色
D
碘水
Na2S溶液
淀粉
蓝色→无色
题型07 酸碱中和滴定的误差分析
1.分析依据
cB=(VB表示准确量取的待测液的体积、cA表示标准溶液的浓度)。
若VA偏大⇒cB偏大;若VA偏小⇒cB偏小。
2.实例(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例,分析实验误差)
步骤
操作
c平(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前气泡消失
偏低
滴定
滴定完毕后立即读数,半分钟后颜色又变红
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,向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7】(24-25高三上·江苏南通·阶段检测)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7-1】(22-23高二下·江苏苏州·期中)用一定浓度的NaOH标准溶液滴定未知浓度的醋酸溶液,下列情况会使测定的醋酸溶液物质的量浓度偏低的是
A.碱式滴定管用蒸馏水洗净后,直接注入NaOH标准溶液
B.锥形瓶用蒸馏水洗净后,直接装入未知浓度的醋酸溶液
C.滴定到终点读数时,俯视刻度线(滴定前平视)
D.碱式滴定管尖端滴定前有气泡,滴定后气泡消失
【变式7-2】(22-23高二上·江苏南通·期末)常温下,将溶液置于锥形瓶中,将溶液置于滴定管中,用溶液滴定,实验中的下列情形会导致达到滴定终点时,消耗溶液体积小于的是
A.装溶液的滴定管水洗后未用待装液润洗
B.滴定管滴定前尖嘴处有气泡,滴定后气泡消失
C.滴定过程中,用蒸馏水将附着在瓶壁上的液体冲入溶液中
D.滴定结束时,俯视滴定管进行读数
【变式7-3】(24-25高二下·江苏无锡·期中)国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035g/mL,实验室用标准NaOH溶液测定食醋中醋酸的浓度,以检测食醋是否符合国家标准,某品牌白醋的醋酸浓度测定过程如图所示,请回答:
(1)选用上述 (填“甲”或“乙”)滴定管量取10.00mL白醋。
(2)有一支50 mL的碱式滴定管,其中盛有溶液,液面恰好在10.00 mL刻度处,现把管内液体全部放出,用量筒接收,得到溶液的体积_______。
A.等于10 mL B.等于40 mL C.大于40 mL D.不能确定
(3)根据该同学的计算结果,应该选 作指示剂。(填“酚酞”、“甲基橙”或“石蕊”)
(4)该滴定达到终点时的现象是 。
(5)某次实验滴定开始和结束时,碱式滴定管中的液面如下图所示,则所用NaOH溶液的体积为 mL。
(6)用0.060mol·L-1标准NaOH溶液滴定上述稀释后的醋酸溶液,滴定结果如下表所示:
滴定
次数
待测溶液
的体积/mL
标准溶液的体积
滴定前
刻度/mL
滴定后
刻度/mL
1
25.00mL
0.02
25.01
2
25.00mL
0.70
25.71
3
25.00mL
0.50
24.2
则该品牌白醋中醋酸含量为 mg/mL。
(7)下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏高的是_______。(填编号)。
A.取待测液的滴管,取液前滴定管尖嘴处无气泡,取液后尖嘴处出现气泡
B.滴定前盛放白醋稀溶液的锥形瓶用蒸馏水洗净后没有干燥
C.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
D.读取NaOH溶液体积时,开始时俯视读数,滴定结束时仰视读数
(8)除了中和滴定,实际工作中也可利用物质间的氧化还原反应、沉淀反应进行类似的滴定分析。某实验小组为了分析某补血剂(有效成分为FeSO4·7H2O)中铁元素的质量分数,将其配成溶液,用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,下列滴定方式中,最合理的是 (填字母)。
题型08 滴定曲线(pH曲线)分析与应用
1.强酸与强碱滴定过程中pH曲线
如以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1盐酸的滴定曲线如下
2.强酸(碱)滴定弱碱(酸)pH曲线比较
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线
曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)
【典例8】(23-24高一下·江苏南京·期末)常温下,用盐酸滴定溶液,所得溶液的pH、和的物质的量分数(x)与滴加盐酸体积的关系如图所示。下列说法正确的是
A.曲线②代表
B.当溶液显中性时,滴入盐酸的体积小于
C.溶液pH值为13
D.的电离常数约为
【变式8-1】(23-24高二下·江苏无锡·阶段检测)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8-2】(24-25高三上·江苏苏州·期中)室温下,通过下列实验探究草酸()的性质。已知,,。
实验1:用0.1000 NaOH溶液滴定25.00mL 0.1000 溶液,滴定曲线如下图所示。
实验2:向0.1000 溶液中滴加溶液,产生沉淀。
实验3:向酸性溶液中滴加0.1000 溶液至溶液恰好褪色。
下列说法正确的是
A.实验1中X点的溶液中:
B.实验1中pH为8.4的溶液中:
C.实验2中发生反应的平衡常数K=59
D.实验3中发生反应的离子方程式为
【变式8-3】(24-25高二上·江苏南通·阶段检测)常温下,用 溶液滴定 溶液所得滴定曲线如图。下列说法正确的是
A.点①所示溶液中:
B.点②所示溶液中:
C.点③所示溶液中:
D.用酚酞作指示剂,滴定终点时溶液由浅红色变为无色
题型09 氧化还原滴定
1.滴定原理
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。或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些还原性或氧化性反应的物质。
2.滴定试剂
常见用于滴定的氧化剂有:KMnO4、K2Cr2O7、I2等;常见用于滴定的还原剂有:Na2S2O3、亚铁盐、草酸、维生素C等。
3.指示剂
(1)专用指示剂,如在碘量法滴定中,可用淀粉溶液作指示剂。
(2)自身指示剂,如用酸性KMnO4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
原理
2MnO+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++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
当滴入最后一滴酸性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)Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
淀粉溶液
终点
判断
当滴入最后一滴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
【典例9】(24-25高二下·江苏南通·期中)亚硝酰硫酸(NOSO4H)是一种制造燃料的重要液体原料。将SO2通入盛有浓硫酸和浓硝酸的混合液中,维持体系温度5~20℃,使其充分反应来制取亚硝酰硫酸。
(1)写出制备NOSO4H的化学方程式: 。反应过程中产生大量的热,维持体系温度在5~20℃的实验方法是 。
(2)过量的SO2的处理。
①用过量浓氨水吸收SO2并在空气中氧化。写出该过程中总反应离子方程式: 。
②利用MnO2与SO2反应制备MnSO4,将含有SO2尾气和一定比例的空气通入MnO2悬浊液中,保持温度不变的情况下,测得溶液中c(Mn2+)和c(SO)随反应时间的变化如图所示。导致溶液中c(Mn2+)和c(SO)的变化产生明显差异的原因是: 。
(3)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)。
【变式9-1】(25-26高一上·江苏扬州·阶段检测)测定二氧化氯漂白液中的物质的量浓度,步骤如下:
①量取二氧化氯漂白液于锥形瓶中,加蒸馏水稀释到,再向其中加入过量溶液,二氧化氯漂白液中的两种成分分别发生反应:、。
②加入淀粉作指示剂(遇淀粉变蓝色),向其中逐滴加入的溶液至反应恰好完全进行,过程中发生的反应为:。
③加入稀硫酸调节溶液,发生反应:。
④再逐滴加入的溶液,反应恰好完全进行时,该步消耗溶液。求该二氧化氯漂白液中的物质的量浓度 。(写出计算过程)
【变式9-2】(25-26高二上·江苏淮安·月考)三氯化铬CrCl3在工业上主要用作媒染剂和催化剂,Cr(OH)3常用于颜料、陶瓷、橡胶等工业,实验室模拟工业上以BaCrO4为原料制备CrCl3和Cr(OH)3。
(1)制备CrCl3。
取一定质量的BaCrO4和对应量的水加入到三颈瓶中,水浴加热并搅拌,一段时间后同时加入过量浓盐酸和无水乙醇(C2H5OH)充分反应,生成CrCl3并放出CO2气体。
①上述反应的化学方程式为 。
②上述反应中的乙醇与BaCrO4投料的物质的量比例大约为3︰8,原因是 。
(2)测定CrCl3的质量分数。
Ⅰ.称取样品0.3300g,加水溶解并配成250mL的溶液。
Ⅱ.移取25.00mL样品溶液于带塞的锥形瓶中,加热至沸后加入稍过量的Na2O2,稀释并加热煮沸,再加入过量的硫酸酸化,将Cr3+氧化为;再加入过量KI固体,加塞摇匀,使铬元素完全以Cr3+的形式存在。
Ⅲ.加入2-3滴指示剂,用0.0250mol·L-1标准Na2S2O3溶液滴定至终点,平行测定3次,平均消耗标准Na2S2O3溶液24.00mL。
已知反应:
①该滴定实验可选用 作指示剂。
②盛装标准Na2S2O3溶液的仪器为 (填标号)。
③下列操作会使CrCl3的质量分数偏低的是 。
A.锥形瓶用蒸馏水洗净后,残留少量水
B.盛装标准Na2S2O3溶液的滴定管用蒸馏水洗净后未润洗
C.滴定前滴定管尖端气泡未排除,滴定后气泡消失
D.滴定前仰视滴定管读数,滴定后俯视滴定管读数
(3)制备Cr(OH)3。
Cr(Ⅲ)的存在形态的物质的量分数随溶液pH的分布如图所示。
请补充完整由CrCl3溶液制备Cr(OH)3的实验方案:取适量CrCl3溶液, ;
低温烘干,得到Cr(OH)3晶体(实验中须使用的试剂:1.0 mol·L-1NaOH溶液、0.1 mol·L-1AgNO3溶液、0.1 mol·L-1HNO3溶液、蒸馏水)。
【变式9-3】(24-25高二上·江苏苏州·阶段检测)滴定实验是化学学科中最重要的定量实验之一,常见的滴定实验有酸碱中和滴定、氧化还原应滴定、沉淀滴定等等。
(1)酸碱中和滴定—用0.1000标准溶液测定某溶液的物质的量浓度(用酚酞作指示剂),请回答下列问题:
①若某学生在实验过程中,记录滴定前滴定管内液面读数为1.10,滴定后液面如图,则此时消耗标准溶液的体积为 ;
②该学生做了三组平行实验,数据记录如下:实验序号、待测溶液的体积/、0.1000溶液的体积/滴定前刻度、滴定后刻度
1
25.00
0.00
25.02
2
25.00
1.56
31.30
3
25.00
0.22
25.20
选取上述合理数据,计算出待测溶液的物质的量浓度为 (小数点后保留四位);
(2)氧化还原滴定——葡萄酒中抗氧化剂残留量的测定,葡萄酒常用作抗氧化剂。测定某葡萄酒中抗氧化剂的残留量(以游离计算)的方案如下:
注:实验中加入盐酸的目的:将全部转化成。
①滴定时,溶液应装在 (“酸”或“碱”)式滴定管中,滴定终点时滴定现象是 。
②实验消耗标准溶液25.00,所测样品中抗氧化剂的残留量(以游离计算)为 。
③上述滴定过程中的原理为 (用离子方程式表示),下列情形会造成测定结果偏高的 。
A.滴定持续时间稍长,溶液中部分被空气氧化
B.滴定前平视,滴定后俯视
C.盛装标准溶液的滴定管用蒸馏水洗净后,未润洗
D.滴定前滴定管尖嘴有气泡,滴定后气泡消失
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