内容正文:
第3章 物质在水溶液中的行为
第4节 离子反应
第3课时 酸碱中和滴定
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第3章 物质在水溶液中的行为
化学•选择性必修1 化学反应原理(配LK版)
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目
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新知学习探究
01
CONTENTS
03
知能达标训练
02
随堂巩固演练
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新知学习探究
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体积
滴定终点
锥形瓶
烧杯
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润洗
调液面
指示剂
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相切
0.01
左
右
锥形瓶内溶液颜色及滴
定流速
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无
半分钟内不恢复红色
二至三
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第3章 物质在水溶液中的行为
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[学习目标] 1.了解酸碱中和滴定的原理;了解指示剂的选择方法。2.通过实验探究知道酸碱中和滴定的主要仪器及用途,掌握酸碱中和滴定的实验操作、数据处理、误差分析及其在定量测定中的迁移应用。
知识点一 酸碱中和滴定
1.概念和原理
(1)概念:是利用中和反应,用已知准确浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。
(2)原理
在中和反应中,酸提供的H+与碱提供的OH-之间的物质的量相等,即:c(H+)·V酸 =c(OH-)·V碱,则c(H+)=eq \f(c(OH-)·V碱,V酸)或c(OH-)=eq \f(c(H+)·V酸,V碱)。
(3)实验关键
①准确测定参加反应酸、碱溶液的_____。
②准确判断__________。
2.主要仪器及使用
(1)仪器:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、________、_____。
[注意] ①酸式滴定管:可盛放酸性溶液、氧化性溶液,不能盛放碱性溶液,因为碱性物质易腐蚀玻璃,致使玻璃活塞无法打开。
②碱式滴定管:可盛放碱性溶液,不能盛放酸性溶液、氧化性溶液,因为酸性和氧化性物质易腐蚀橡胶。
(2)滴定管的上端都标有规格大小、使用温度、0刻度;滴定管的精确度为0.01 mL。
3.实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)滴定前的准备
①滴定管:查漏→洗涤→_____→装液→________→记读数。
②锥形瓶:洗涤→注液(待测)→记读数→加________。
润洗时:滴定管要用所要盛装的溶液润洗2~3次,锥形瓶禁止用所装溶液润洗;
调液面时:一是调整液面至滴定管0刻度线以上2~3 mL处,二是调节活塞(或挤压玻璃球),赶走气泡使滴定管尖嘴部分充满溶液,并使液面处于“0”刻度以下某一刻度处。
记读数时:视线与溶液凹液面最低处_____,记录到__________位。
加指示剂:加入2~3滴指示剂。
(2)滴定
___手控制活塞,___手不断摇动锥形瓶,眼睛注视_____________________
___________。
(3)终点判断
等到滴入最后一滴标准盐酸,溶液变至___色且_______________________,视为滴定终点。
(4)记录刻度读数。
4.数据处理
按上述操作重复________次,以(V终-V始)为消耗的标准液的体积,求出用去标准盐酸体积的平均值,依据c待=eq \f(c标·V标,V待)(一元酸碱)计算待测液的物质的量浓度。
1.常用的指示剂是酚酞或甲基橙,不用石蕊溶液的原因是什么?
提示:石蕊溶液颜色变化不明显,不利于滴定终点的判定。
2.强酸与强碱恰好中和时pH=7,而甲基橙、酚酞的变色均不在pH=7时,为什么还可以用它们做指示剂指示滴定终点?
提示:以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 HCl溶液的滴定曲线为例。
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),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。
1.指示剂的选择
指示剂
变色范围的pH
甲基橙
<3.1红色
3.1~4.4橙色
>4.4黄色
酚酞
<8.2无色
8.2~10.0粉红色
>10.0红色
(1)强酸、强碱相互滴定,可选用甲基橙或酚酞。
(2)若反应生成强酸弱碱盐,溶液呈酸性,则选用酸性变色范围的指示剂(甲基橙);若反应生成强碱弱酸盐,溶液呈碱性,则选用碱性变色范围的指示剂(酚酞)。
(3)石蕊溶液因颜色变化不明显,且变色范围过大,一般不作滴定指示剂。
2.速记中和滴定要点
酸式碱式莫混用,读数视线要水平;
充满尖嘴不留气,液面不要高于零;
适量滴加指示剂,初始读数要记清;
左手慢慢旋活塞,右手旋摇锥形瓶;
两眼紧盯待测液,颜色突变立即停;
记下刻度来计算,中和滴定操作完。
1.某学生在中和滴定的实验中,用已知物质的量浓度的NaOH溶液去滴定某未知物质的量浓度的盐酸,其实验过程如下:
A.取一支有玻璃活塞的滴定管,用蒸馏水洗净后,又用已知物质的量浓度的NaOH溶液润洗,然后装入已知物质的量浓度的NaOH溶液
B.调节好液面后,记下液面刻度读数
C.取一支10 mL规格的移液管,用蒸馏水洗涤干净后,取出10 mL待测盐酸溶液,置于未经待测盐酸润洗的洁净锥形瓶中
D.加入酚酞溶液10滴(酚酞有弱酸性),摇匀
E.滴定时边滴边轻轻摇匀,眼睛始终注视着锥形瓶中溶液颜色变化
F.当滴到溶液由无色变成浅红色时,立即停止滴定,并立即记下液面刻度读数
G.重复滴定一次
H.根据两次滴定消耗的NaOH溶液体积的平均值进行计算
该学生在实验过程中,哪些操作是错误的________(填字母)。
解析 带玻璃活塞的滴定管是酸式滴定管,不能装NaOH溶液,A错误;移液管未用待测液盐酸润洗,使取出的盐酸变稀,使测量结果偏低,C错误;指示剂用量过多,因为酚酞有弱酸性,使消耗的NaOH溶液增加,使测定结果偏高,D错误;F错误有两处,①指示剂变色后应再待半分钟,确认溶液颜色不再改变,立即停止滴定;②立刻记下液面刻度读数,此时滴定管内壁上尚有部分液体未流下来。
答案 ACDF
2.某学生用0.200 0 mol·L-1的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,滴定数据记录如下:
滴定次数
待测溶液体积(mL)
标准NaOH溶液读数记录(mL)
滴定前读数
滴定后读数
第一次
20.00
0.40
20.40
第二次
20.00
4.00
24.00
第三次
20.00
2.00
24.10
请计算待测盐酸溶液的浓度为____________。
答案 0.200 0 mol·L-1
3.室温下,用0.100 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL等浓度的盐酸和醋酸溶液,滴定曲线如图所示。下列说法不正确的是( )
A.曲线Ⅱ表示的是滴定盐酸的曲线
B.pH=7时,滴定醋酸溶液消耗的V(NaOH溶液)等于20.00 mL
C.初始时盐酸的浓度为0.100 mol·L-1
D.滴定醋酸溶液、盐酸时,均可选择酚酞作指示剂
解析 B 醋酸是弱电解质,HCl是强电解质,相同浓度的醋酸溶液和盐酸,pH:醋酸溶液>盐酸,所以曲线Ⅰ表示滴定醋酸溶液的曲线,曲线Ⅱ表示滴定盐酸的曲线,A不符合题意;室温下,pH=7时,溶液呈中性,当消耗的NaOH溶液体积为20 mL时,CH3COOH与NaOH恰好反应完全生成醋酸钠和水,溶液呈碱性,要使溶液呈中性,则滴定等浓度的醋酸溶液消耗的V(NaOH溶液)应小于20.00 mL,B符合题意;根据图像可知,滴定开始时盐酸的pH=1,则初始时盐酸的浓度为0.100 mol·L-1,C不符合题意;酚酞变色的pH范围是8.2~10.0,符合图中曲线Ⅰ、Ⅱ的突变范围,则滴定醋酸溶液、盐酸时,均可选择酚酞作指示剂,D不符合题意。
知识点二 酸碱中和滴定的误差分析
误差分析依据(一元酸与一元碱的滴定)
根据c待=eq \f(c标·V标,V待)进行分析,计算中V待与c标均为确定值,只有V标影响着c待的计算结果,故在误差分析时应最终归结为对V标的影响:V标增大,实验结果偏高;V标减小,实验结果偏低。
1.用标准盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂),V(标准)用“变大”“变小”或“不变”填空,c(待测)用“偏高”“偏低”或“无影响”填空。
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
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,停止滴定后反加一滴NaOH溶液无变化
未摇匀,出现局部变色或刚变色,未等待半分钟变色稳定,就停止滴定
读数
酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)
酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)
提示:变大 偏高 变小 偏低 变大 偏高 不变 无影响 变小 偏低 变大 偏高 变小 偏低 变大 偏高 变大 偏高 变小 偏低 变小 偏低 变大 偏高
2.滴定管正确的读数方法是________________________________________。
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________。
(2)如图Ⅱ,开始俯视读数,滴定完毕仰视读数,滴定结果会________。
提示:视线、刻度线、凹液面最低点在同一水平线上 (1)偏小 (2)偏大
图解量器的读数方法
(1)平视读数(如图1):用量筒或滴定管量取一定体积的液体,读取液体体积示数时,视线应与凹液面最低点相切,视线与刻度的交点即读数(即凹液面定视线,视线定读数)。
(2)俯视读数(如图2):当用量筒测量液体的体积时,由于俯视时视线向下倾斜,寻找切点的位置在凹液面的上侧,读数高于正确的刻度线位置,即读数偏大。
(3)仰视读数(如图3):仰视滴定管时,视线向上倾斜,寻找切点的位置在液面的下侧,滴定管刻度标法与量筒不同,仰视时读数偏大。
1.当用酸滴定碱时,下列操作中会使测定结果(碱的浓度)偏低的是( )
A.酸式滴定管滴至终点后,俯视读数
B.碱液移入锥形瓶后,加了10 mL蒸馏水再滴定
C.酸式滴定管用蒸馏水润洗后,未用标准液润洗
D.酸式滴定管注入酸液后,尖嘴留有气泡即开始滴定,滴定终点时气泡消失
解析 A A项,俯视读数,则读数偏小,结果偏低,正确;B项,加水不会影响滴定结果,错误;C项,相当于稀释盐酸使标准液的浓度变小,消耗盐酸的体积偏大,结果偏高,错误;D项,酸式滴定管注入酸液后,尖嘴留有气泡即开始滴定,滴定终点时气泡消失相当于消耗盐酸的体积偏大,结果偏高,错误。
2.用标准盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液,下列操作不会引起实验误差的是( )
A.用蒸馏水洗净酸式滴定管后,装入标准盐酸进行滴定
B.用蒸馏水洗净锥形瓶后,再用NaOH溶液润洗,后装入NaOH溶液进行滴定
C.将NaOH溶液放入用蒸馏水洗净的锥形瓶中,加入少量的蒸馏水后进行滴定
D.用酚酞作指示剂滴至红色刚变无色时即停止加盐酸
解析 C 用蒸馏水洗净滴定管后,必须再用标准液盐酸润洗滴定管,避免滴定管内的水分将标准液稀释了,标准液浓度减小,滴定时消耗体积增大,测定结果偏大,A错误;用蒸馏水洗后的锥形瓶,不能再用待测液润洗,避免润洗后待测液物质的量增加,测定结果偏大,B错误;锥形瓶内多些水不影响滴定结果,因为待测液的物质的量没有变化,测定结果不会受到影响,C正确;当溶液由红色刚变无色时,不能立即读数,必须等到溶液颜色半分钟不再变化,才是滴定终点,D错误。
1.下列有关滴定实验的说法正确的是( )
A.滴定管和锥形瓶水洗后都要用待装液润洗
B.聚四氟乙烯滴定管可以盛装盐酸或NaOH溶液
C.滴定过程中右手摇动锥形瓶,眼睛注视滴定管中的液面变化
D.滴定终点时液面如图,读数为20.20 mL
解析 B 滴定实验时,滴定管要用待装液润洗,但锥形瓶不能用待装液润洗,否则会导致实验误差,A错误;聚四氟乙烯滴定管既耐酸又耐碱,因此聚四氟乙烯滴定管可以盛装盐酸或NaOH溶液,B正确;滴定时,左手控制滴定管活塞,右手摇动锥形瓶,眼睛观察锥形瓶内颜色的变化,判断滴定终点后再读数,C错误;滴定管0刻度在上,需要估读到0.01 mL,故读数为19.80 mL,D错误。
2.食醋是日常饮食中的一种调味剂,某小组同学拟通过中和滴定实验测定某品牌食醋中乙酸的浓度。下列说法正确的是( )
A.酸式滴定管未用待测液润洗就直接注入待测液,会导致乙酸浓度测定结果偏大
B.通过挤压玻璃珠
C.锥形瓶用蒸馏水洗净,需高温烘干后才能盛放待测液
D.在锥形瓶下方垫一张白纸,便于准确判断滴定终点
解析 D 残留的水对待测液有稀释的作用,会使乙酸浓度测定结果偏小,A错误;挤压玻璃珠同时要使滴定管尖嘴向上弯曲,排出碱式滴定管尖嘴的气泡,B错误;锥形瓶用蒸馏水洗净后,不需要烘干,C错误;在锥形瓶下方垫一张白纸,便于观察锥形瓶中颜色变化,准确判断滴定终点,D正确。
3.用标准盐酸测定未知浓度NaOH溶液(采用滴定管取用25.00 mL)的实验中,有关叙述正确的是( )
A.取用NaOH溶液时,开始平视,后来仰视,则测定浓度偏大
B.滴定时,开始平视,后来仰视,则测定浓度偏小
C.实验只能使用酚酞作指示剂
D.滴定管使用前必须检验是否漏液
解析 D 用滴定管取用25.00 mL NaOH溶液时,刻度线为标准,开始平视,后来仰视,测定的体积小于25.00 mL,则消耗标准盐酸的体积偏小,测定浓度偏小,A错误;滴定时,开始平视,后来仰视,测得盐酸的体积偏大,则测定浓度偏大,B错误;强酸与强碱的滴定实验可以使用酚酞或甲基橙作指示剂,C错误;滴定管使用前必须检验是否漏液,D正确。
4.如图曲线a和b是盐酸与氢氧化钠相互滴定的滴定曲线,下列叙述正确的是( )
A.盐酸的物质的量浓度为1 mol/L
B.P点时恰好完全反应,溶液呈中性
C.曲线a是盐酸滴定氢氧化钠的滴定曲线
D.酚酞不能用作本实验的指示剂
解析 B 由滴定起始时pH=1可知盐酸的浓度为0.1 mol/L,A错误;曲线a起始时溶液pH=1,可知是NaOH溶液滴定盐酸的曲线,C错误;酸碱中和滴定操作中可选用酚酞或甲基橙作为指示剂,D错误。
5.现用物质的量浓度为a mol·L-1的标准NaOH溶液去滴定V mL某浓度的盐酸溶液,请填写下列空白:
(1)碱式滴定管用蒸馏水洗净后,接下来应该进行的操作是______________。
(2)用标准NaOH溶液滴定时,应将标准NaOH溶液注入________(填“甲”或“乙”)中。
(3)上图(右)是碱式滴定管中液面在滴定前后的读数,c(HCl)=____________ mol·L-1。
解析 (1)碱式滴定管水洗后应用标准NaOH溶液润洗2~3次,每次润洗液都要从尖嘴处排出。(2)NaOH为强碱,应将NaOH溶液注入碱式滴定管中,故选乙。(3)滴定过程中消耗NaOH溶液的体积为(V2-V1)mL,因此c(HCl)=eq \f(a(V2-V1),V) mol·L-1。
答案 (1)用标准NaOH溶液润洗2~3次
(2)乙 (3)eq \f(a(V2-V1),V)
$