内容正文:
第2节 溶液的酸碱性 酸碱中和滴定
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1
一、水的电离和溶液的酸碱性
1.水的电离
(1)水的电离平衡:H2O H++OH-(2H2O H3O++OH-)。
(2)水的离子积:KW=c(H+)·c(OH-)。一定温度时,KW为常数,只与温度有关。水的电离是
吸热过程,温度越高,KW越大。常温下,KW=1×10-14。
(3)影响水的电离平衡的因素有①温度:升高温度,促进水的电离;②酸、碱:加酸或碱,抑
制水的电离;③能水解的盐:促进水的电离。
知识清单
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条件变化 水的电离
平衡 溶液中
c(H+) 溶液中
c(OH-) pH 溶液的酸
碱性 KW
升高温度 右移 增大 增大 减小 中性 增大
加酸 左移 增大 减小 减小 酸性 不变
加碱 左移 减小 增大 增大 碱性 不变
加入盐 Na2CO3 右移 减小 增大 增大 碱性 不变
NH4Cl 右移 增大 减小 减小 酸性 不变
加入Na 右移 减小 增大 增大 碱性 不变
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2.溶液的酸碱性和pH
(1)溶液的酸碱性
pH c(H+)/(mol·L-1) c(H+)与c(OH-)大小的比较
酸性 <7 >10-7 c(H+)>c(OH-)
中性 =7 =10-7 c(H+)=c(OH-)
碱性 >7 <10-7 c(H+)<c(OH-)
适用温度 常温下 任何温度
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(2)溶液的pH
①计算公式:pH=-lgc(H+)。
②适用范围:稀溶液,pH=0~14。
③表示意义:表示溶液酸碱性的强弱,pH越小,酸性越强。
(3)计算溶液pH的一般思维模型
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3.溶液酸碱性的测定
(1)用酸碱指示剂测定:只能测定范围,不能测定具体值[注意:常温下,甲基橙显黄色的溶
液可能呈酸性,也可能呈中性,还可能呈碱性;酚酞呈无色,溶液可能呈酸性,也可能呈中
性]。
(2)用pH试纸测定:①广泛pH试纸可以识别的pH差约为1;②精密pH试纸可以识别的pH
差为0.2或0.3[注意:测定时,pH试纸不能润湿,不能测定浓硫酸和具有漂白性的溶液的
pH]。
(3)用pH计测定:pH计精确度高,能精确到小数点后2位。
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二、酸碱中和滴定
1.强酸与强碱的中和滴定(学生必做实验)
实验
用品 酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、烧杯、锥形瓶、铁架台、洗瓶;0.100 0 mol/L HCl溶液、0.100 0 mol/L左右的NaOH溶液、酚酞溶液、蒸馏水
实验
原理 ①中和反应的实质:H++OH- H2O;②酸碱恰好反应时:n(H+)酸=n(OH-)碱,即c(H+)酸·V酸=c(OH-)碱·V碱;③待测液浓度的计算:c(待)= (以一元酸、碱为例)
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实验
操作 ①检漏:检查滴定管是否漏水。
②洗涤润洗:在加入酸、碱之前,洁净的酸式滴定管和碱式滴定管要分别用所要盛装的酸、碱溶液润洗2~3次。
③向润洗过的酸式滴定管中加入0.100 0 mol/L HCl溶液,赶气泡、调节液面至“0”刻度后记录准确读数
[注意:向滴定管内添加液体时,一般要加到“0”刻度以上。如果排气泡时用的液体量过多,排完气泡后要补加液体]。
④向润洗过的碱式滴定管中加入待测浓度的NaOH溶液,赶气泡、调节液面至“0”刻度后,用碱式滴定管向锥形瓶中滴入25.00 mL待测溶液,再向其中滴入2滴酚酞溶液,这时溶液呈红色。
⑤把锥形瓶放在酸式滴定管的下方,瓶下垫一张白纸,小心地滴入酸。边滴边摇动锥形瓶(接近终点时,改为滴加半滴酸),直到因加入半滴酸后,溶液颜色从粉红色刚好变为无色,且半分钟内不变色。记录滴定管液面的读数[注意:滴定管的“0”刻度在上方,且精确度为0.01 mL。读数时,视线要与凹液面的最低处保持水平。俯视会使读数偏小,仰视会使读数偏大]。
⑥重复实验两次。取三次测定体积的平均值(在具体的实验中,如果实验数据异常,要进行舍弃,用正常数据计算平均值),计算待测NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度
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命题
方向 滴定管的结构及使用、排气泡的方法、中和滴定原理的应用(滴定终点的判断方法等)、误差分析、指示剂选择、滴定操作等
注意
①指示剂选择依据:变色明显,变色范围越窄越好;指示剂的变色范围在滴定突跃范围内,
如强酸滴定弱碱选用甲基橙,强碱滴定弱酸选用酚酞,强酸滴定强碱选用酚酞或甲基橙。
②酸碱恰好完全反应的点与滴定终点不相同。酸碱恰好完全反应是指酸与碱恰好完
全反应,都不剩余,此时溶液可能为中性,也可能为酸性或碱性;而滴定终点是指指示剂
颜色恰好变化的点,二者不相同。酸碱恰好完全反应的点与滴定终点特别接近,在一般
实验研究中不会造成大的误差。
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③酸式滴定管可以盛装酸性溶液和强氧化性溶液,碱式滴定管一般盛装碱性溶液,而使
用聚四氟乙烯活塞的滴定管为酸碱通用滴定管。
④锥形瓶不能用待测液润洗,如果润洗则会增加溶质的物质的量,使待测液浓度偏高;锥
形瓶不需要干燥,因为残留的蒸馏水对溶质的物质的量没有影响,不影响测定结果。
⑤洗涤后,滴定管内壁会残留蒸馏水,若不用标准溶液润洗,则会使标准溶液的浓度降
低,使测定结果偏高。
2.关于酸碱中和滴定的答题模版
(1)滴定管检漏。酸式滴定管:先关闭活塞,装水至“0”刻度线以上,直立约2 min,若滴
定管口及活塞两端不漏水,再将活塞转180°,直立2 min,滴定管口及活塞两端仍不漏水,
即可以使用。
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注意
若酸式滴定管漏水应在活塞上涂抹凡士林,再试。
碱式滴定管:装水至“0”刻度线以上,直立约2 min,若滴定管口不漏水,即可以使用;若
碱式滴定管漏水,应更换胶管中的玻璃珠,再试。
(2)滴定管润洗。从滴定管上口加入3~5 mL所要盛装的酸溶液或碱溶液,倾斜着转动滴
定管,使液体润湿全部滴定管内壁;然后,一手控制活塞(轻轻转动酸式滴定管的活塞或
者轻轻挤压碱式滴定管中的玻璃球),将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中。重复2~
3次。
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(3)滴定管排气泡。酸式滴定管:排出酸式滴定管中的气泡时,应控制活塞使液体快速流
下。碱式滴定管:应使尖嘴向上,轻轻挤压胶管中的玻璃球。赶出碱式
滴定管胶管中气泡的方法如图所示。
(4)滴定操作。滴定时,一般左手控制活塞,右手摇动锥形瓶,两眼注视锥形瓶内溶液颜
色的变化。
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注意
滴加速度先快后慢→边滴边振荡→注意锥形瓶中溶液颜色变化→判断终点(半分钟不
再变化)。
(5)滴定管读数。手拿滴定管上端无溶液处,使滴定管自然下垂,视线与凹液面最低处保
持水平,进行读数。
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注意
在装好标准溶液或放出标准溶液后,都必须等1~2分钟,使溶液完全从内壁上流下后再
读数。
(6)滴加半滴液体:慢慢转动酸式滴定管的活塞(或轻轻挤压碱式滴定管胶管中的玻璃
球),使滴定管的尖嘴处悬挂一滴液体(不滴落),用锥形瓶内壁将其靠下来,并用蒸馏水将
其冲入锥形瓶内。
(7)滴定终点的判断方法:当滴入最后半滴××溶液,锥形瓶中溶液由×色变为×色,且半分
钟内颜色不变,说明达到滴定终点。
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3.误差分析
根据c(NaOH)= 可将所有误差都归结到对V标准(HCl)的影响上。
操作 具体内容 V标准(HCl) c(NaOH)
仪器润洗 酸式滴定管未用盐酸润洗 偏大 偏高
碱式滴定管未用NaOH溶液润洗 偏小 偏低
锥形瓶用NaOH溶液润洗 偏大 偏高
气泡处理 滴定前有气泡,滴定后无气泡 偏大 偏高
滴定前无气泡,滴定后有气泡 偏小 偏低
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滴定 盐酸滴到瓶外 偏大 偏高
振荡时瓶内溶液溅出 偏小 偏低
读数 前仰后平 偏小 偏低
前平后仰 偏大 偏高
前仰后俯 偏小 偏低
其他 滴定终点时滴定管尖嘴悬一滴溶液 偏大 偏高
指示剂变色即停止滴定,半分钟内恢复原来的颜色 偏小 偏低
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4.滴定曲线(pH曲线)分析
(1)强酸与强碱滴定过程中的pH曲线
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NaOH溶液滴定等浓度、等体积的盐酸、醋酸溶液的滴
定曲线 盐酸滴定等浓度、等体积的NaOH溶液、氨水的滴定曲
线
(2)强碱(酸)与强酸(碱)、弱酸(碱)的滴定曲线比较
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注意
①滴定终点溶液不一定呈中性。
②曲线起点不同:强碱滴定等浓度强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定等浓度强
碱、弱碱的曲线,强碱起点高。
③突变范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突变范围大于强碱与弱酸反应
(强酸与弱碱反应)的突变范围。
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三、中和滴定迁移应用
(一)氧化还原滴定法
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,或者间
接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些氧化剂或还原剂反应的物质。
2.试剂:常见用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;常见用于滴定的还原剂有亚铁
盐、草酸、硫代硫酸钠(Na2S2O3)等。
3.指示剂:氧化还原滴定的指示剂有三类。
(1)氧化还原指示剂,如二苯胺磺酸钠为滴定Fe2+的常用氧化还原指示剂,其还原型呈无
色,氧化型呈紫红色。当用氧化剂滴定Fe2+时,二苯胺磺酸钠由无色突变为紫红色时,指
示滴定终点。
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(2)专属指示剂,如淀粉溶液遇I2变蓝,常用作碘量法中的专属指示剂。
(3)自身指示剂,如用高锰酸钾标准溶液滴定草酸,滴定终点时溶液由无色变为浅红色,
不用另加指示剂。
4.示例
(1)直接滴定
例如,用酸性KMnO4标准溶液滴定Fe2+,生成Mn2+和Fe3+,根据得失电子守恒可得Mn ~
5Fe2+~5e-,故n(Fe2+)=c(KMnO4)×V(KMnO4)×5。
(2)返滴定
例如,对于不能直接滴定的氧化性物质如MnO2,可在稀硫酸条件中,加入已知体积和浓
度的过量Na2C2O4标准溶液,将MnO2还原为Mn2+,再用KMnO4标准溶液滴定过量的Na2C2
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O4。整个过程中,MnO2和Mn 为氧化剂且都转化为Mn2+(MnO2~2e-,Mn ~5e-);C2
为还原剂,转化为CO2(C2 ~2e-)。根据得失电子守恒可得n(MnO2)×2+c(KMnO4)×V
(KMnO4)×5=c(Na2C2O4)×V(Na2C2O4)×2,代入已知数据即可求出n(MnO2)。
(二)沉淀滴定法
1.原理:利用沉淀反应进行滴定,例如用Ag+滴定Cl-来测定溶液中Cl-的浓度。
2.指示剂
(1)沉淀指示剂:①指示剂本身能与滴定剂反应形成沉淀。②滴定剂与被滴定物质形成
沉淀的溶解度必须小于滴定剂与指示剂形成沉淀的溶解度。例如,用AgNO3溶液测定
溶液中Cl-的含量时,常以Cr 为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶,Ag+优先与Cl-
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反应,当出现Ag2CrO4砖红色沉淀时达到滴定终点。
(2)专属指示剂:如用NH4SCN溶液滴定Ag+时(生成AgSCN沉淀),可用Fe3+作为指示剂,当
溶液变红时达到滴定终点。
(三)络合滴定法(配位滴定法)
1.原理
利用金属离子与配体结合生成配合物来进行滴定,例如用EDTA(乙二胺四乙酸)滴定Zn
2+来测定溶液中Zn2+的浓度。
2.滴定剂
(1)无机滴定剂:无机配位反应中,除个别反应(如Ag+与CN-、Hg2+与Cl-等反应)外,大多数
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不能用于配位滴定。
(2)有机滴定剂:有机配体中常含有两个及以上可配位的原子,与金属离子配位时形成低
配位比的具有环状结构的螯合物,其中应用最广的是EDTA。一般情况下,EDTA与金
属离子的配位比为1∶1。
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1.下列判断正确的是 ( )
A.50 ℃时,某pH=7的水溶液呈碱性
B.将1 mL 10-6 mol·L-1盐酸稀释至1 000 mL,所得溶液pH为9
C.pH=1的盐酸和pH=13的氢氧化钠溶液混合后呈中性
D.已知NaHS溶液显碱性,则KW< ·
即练即清
A
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解析 KW随着温度的升高而增大,50 ℃时,KW>10-14,则pH=7时,溶液显碱性,A正确;常温
下,酸溶液无限稀释,溶液pH会无限接近7,不可能大于7,B错误;溶液体积未知,无法计算,
C错误;NaHS溶液显碱性,说明HS-的水解程度大于电离程度,即Kh> ,Kh= ,则 >
,即KW> · ,D错误。
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2.(2025四川成都三诊,5)相同质量的某谷物麦片经消解,所蒸馏出的氨用50.00 mL 0.600
0 mol·L-1过量盐酸吸收,再用0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液返滴定,记录至终点时消耗
NaOH溶液体积,四次平行测定结果为7.80 mL、7.47 mL、7.88 mL、7.85 mL。下列说
法正确的是 ( )
A.使用量筒量取盐酸
B.可选择甲基红(变色的pH范围:4.4~6.2)为指示剂
C.用1.000 mol·L-1 NaOH溶液滴定的相对误差更小
D.平均消耗NaOH溶液体积为7.75 mL
B
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解析 量筒只能精确到0.1 mL,无法准确量取50.00 mL盐酸,应使用酸式滴定管量取,A
错误;达到滴定终点时,溶液中溶质为NH4Cl、NaCl,NH4Cl水解使溶液呈酸性,可选择甲
基红(变色的pH范围:4.4~6.2)为指示剂,B正确;使用1.000 mol·L-1 NaOH溶液滴定,因浓
度大,相对误差会更大,C错误;四个数据中7.47 mL误差较大需要舍弃,剩余三次测定结
果的平均体积约为7.84 mL,D错误。
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3.下列图示与对应的叙述相符的是 ( )
A.图1表示相同温度下pH=1的盐酸和
醋酸溶液分别加水稀释时pH的变化
曲线,其中曲线Ⅱ为盐酸,且b点溶液的
导电性比a点强
B.图1中,中和等体积的两种酸,消耗等浓度的NaOH溶液体积V(Ⅰ)>V(Ⅱ)
C.图2中纯水仅升高温度,就可以从a点变到c点
D.图2中在b点对应温度下,将pH=2的H2SO4与pH=10的NaOH溶液等体积混合后,溶液显
中性
D
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解析 相同pH的盐酸和醋酸溶液分别加水稀释相同倍数时,盐酸的pH变化大,所以曲
线Ⅰ代表盐酸;b点的pH大,则对应的溶液中离子浓度低,导电性b点比a点弱,A错误。盐
酸和醋酸溶液的pH相同,则醋酸溶液的浓度大,中和等体积的两种酸,消耗等浓度的
NaOH溶液体积V(Ⅰ)<V(Ⅱ),B错误。题图2中纯水仅升高温度,c(H+)、c(OH-)同等程度
增大且相等,不可能从a点变到c点,C错误。题图2中在b点对应温度下,KW=10-12,pH=2的
H2SO4溶液中,c(H+)=10-2 mol·L-1;pH=10的NaOH溶液中,c(OH-)=10-2 mol·L-1,二者等体积
混合后,恰好完全反应,溶液显中性,D正确。
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