第3章 微专题11 氧化还原滴定-(配套课件)【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册(鲁科版)
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教辅
摘要:
该高中化学课件聚焦氧化还原滴定,通过酸碱中和滴定原理的迁移应用导入,系统讲解其原理、试剂、指示剂及KMnO₄滴定H₂C₂O₄等实例,构建定量分析知识支架,衔接前后水溶液行为的学习脉络。
其亮点在于结合科学探究与实践,以水中溶氧量测定为典例,通过实验装置、步骤及“解题三步法”培养科学思维,生化训练融入高考真题强化应用。学生能提升定量分析能力,教师可借助系统资源高效教学。
内容正文:
第3章 物质在水溶液中的行为
微专题(十一) 氧化还原滴定
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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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[学科素养] 1.通过氧化还原滴定法的学习,学会酸碱中和滴定原理在定量测定中的迁移应用。2.进一步体会实验、模型、比较等方法在化学科学研究中的运用。
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,或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性,但能与某些还原剂或氧化剂反应的物质,进而测定未知溶液的浓度。
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、维生素C等。
3.指示剂
(1)氧化还原指示剂。
(2)专用指示剂,如在碘量法滴定中,可用淀粉溶液,淀粉遇碘变蓝色。
(3)自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点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:2MnOeq \o\al(-,4)+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。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:用淀粉作指示剂,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。
水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg·L-1,我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg·L-1。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理:
碱性条件下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:
①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓。
酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:
②MnO(OH)2+I-+H+―→Mn2++I2+H2O(未配平)。
用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:
③2S2Oeq \o\al(2-,3)+I2===S4Oeq \o\al(2-,6)+2I-。
Ⅱ.测定步骤:
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL H2SO4无氧溶液,至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol·L-1 Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的逸出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
步骤e中达到滴定终点的标志为____________。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=________mg/L(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标:________(填“是”或“否”)。
[解题三步法]——解题模板
第一步:确定滴定反应
2S2Oeq \o\al(2-,3)+I2===S4Oeq \o\al(2-,6)+2I-
第二步:由反应①②③各物质的配比,构建各物质关系式
①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
②MnO(OH)2+2I-+4H+===Mn2++I2+3H2O
③2S2Oeq \o\al(2-,3)+I2===S4Oeq \o\al(2-,6)+2I-
该滴定过程转化的关系式为O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2Oeq \o\al(2-,3)
n(O2)=eq \f(1,4)×n(S2Oeq \o\al(2-,3))=eq \f(1,4)×0.010 00 mol·L-1×4.50×10-3 L=1.125×10-5 mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
该河水的DO=eq \f(1 000,40)×1.125×10-5 mol×32 g·mol-1=9.0×10-3 g/L=
9.0 mg/L>5.0 mg/L
[答案] 溶液蓝色褪去(半分钟内不变色) 9.0 是
1.(2025·黑吉辽内蒙古卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一,以水样消耗氧化剂的量折算成消耗O2的量(单位为mg·L-1)来表示。碱性KMnO4不与Cl-反应,可用于测定含Cl-水样的COD,流程如图。
下列说法错误的是( )
A.Ⅱ中发生的反应有MnO2+2I-+4H+===Mn2++I2+2H2O
B.Ⅱ中避光、加盖可抑制I-被O2氧化及I2的挥发
C.Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多,水样的COD值越高
D.若Ⅰ中为酸性条件,测得含Cl-水样的COD值偏高
解析 C Ⅰ中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2,溶液中有KMnO4剩余,Ⅱ中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+,Ⅲ中生成的I2再用Na2S2O3滴定。Ⅱ中MnOeq \o\al(-,4)和MnO2在酸性条件下与过量的KI反应得到I2和Mn2+,存在MnO2+2I-+4H+===Mn2++I2+2H2O,A正确;Ⅱ中避光防止I2升华挥发,加盖防止I-被氧气氧化,B正确; 整个反应中,KMnO4得电子生成Mn2+,有机物和碘离子失去电子数目与KMnO4得电子数目相等,Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多,说明生成的I2单质越多,也说明有机物消耗的KMnO4的量少,水样中的COD值越低,C错误;若Ⅰ中为酸性条件,Cl-会与KMnO4反应,水样中的COD值偏高,D正确。
2.(2025·重庆卷)Se的含量可根据行业标准YS/T 226.122009进行测定,测定过程中Se的化合价变化如下:
eq \a\vs4\al(Se)
eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(HNO3),\s\do15(①)))Se(Ⅳ)eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(Na2S2O3),\s\do15(②)))Se(Ⅱ)eq \a\vs4\al(\o(――→,\s\up17(KI),\s\do15(③)))Se
称取粗硒样品0.100 0 g,经过程①将其溶解转化为弱酸H2SeO3,并消除测定过程中的干扰。在酸性介质中,先加入0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液40.00 mL,在加入少量KI和淀粉溶液,继续用Na2S2O3标准溶液滴定至蓝色消失为中点(原理为I2+2Na2S2O3===2NaI+Na2S4O6),又消耗8.00 mL。过程②中Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4,且反应最快。过程③的离子方程式为________。该样品中Se的质量分数为________。
解析 反应③是Se(Ⅳ)被KI还原为Se的过程,离子方程式为4H++H2SeO3+4I-===2I2+Se+3H2O;
第一次加入40.00 mL的Na2S2O3溶液和KI溶液,二者同时做还原剂,将H2SeO3还原为Se,第二次再加入同浓度的Na2S2O3滴定上一步生成的碘单质,整个过程相当于48 mL 0.1 mol/L的Na2S2O3溶液与H2SeO3反应,根据已知条件Se(Ⅳ)与Na2S2O3反应的物质的量之比为1∶4,则n[Se(Ⅳ)]=eq \f(1,4)×48×10-3×0.1 mol=1.2×10-3 mol,样品中Se的含量:eq \f(1.2×10-3 mol×79 g/mol,0.1 g)×100%=94.8%。
答案 4H++H2SeO3+4I-===2I2+Se+3H2O 94.8%
3.GB2760-2014食品添加剂使用标准中规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25 g·L-1。某兴趣小组用图1装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中的SO2,并对其含量进行测定。
(1)仪器A的名称是________,水通入A的进口为________。
(2)B中加入300.00 mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应,其化学方程式为________________________。
(3)除去C中过量的H2O2,然后用0.090 0 mol·L-1 NaOH标准溶液进行滴定,滴定前排气泡时,应选择图2中的________;若滴定终点时溶液的pH=8.8,则选择的指示剂为________;若用50 mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体积________(填序号)(①=10 mL,②=40 mL,③<10 mL,④>40 mL)。
(4)滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00 mL,该葡萄酒中SO2含量为________g·L-1。
(5)该测定结果比实际值偏高,分析原因并利用现有装置提出改进措施:________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 (1)仪器A是冷凝管;为使冷凝更充分,要让水由b口进,若由a口进,冷凝管中水装不满。
(2)SO2具有还原性,而H2O2具有氧化性,所以反应为SO2+H2O2===H2SO4。
(3)NaOH是强碱,应装在碱式滴定管中,为赶出尖嘴处气泡,要让尖嘴部分略向上弯曲排出气泡,所以选③;酚酞的变色范围在8.2~10.0,而滴定终点时溶液的pH=8.8,所以可以选择酚酞作指示剂;根据题意及滴定管的结构知,刻度“10”处至尖嘴部分均有溶液,所以滴定管内液体体积大于40 mL,选④。
(4)滴定时发生的反应为H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O,则可得n(SO2)=eq \f(1,2)n(NaOH)=eq \f(1,2)×0.090 0 mol·L-1×25.00×10-3 L=1.125×10-3 mol,m(SO2)=64g·mol-1×1.125×10-3 mol=72×10-3 g,该葡萄酒中SO2含量为eq \f(72×10-3 g,300.00×10-3 L)=0.24 g·L-1。
(5)B中有盐酸,加热时挥发出HCl气体进入C中,所以滴定时,多消耗了NaOH溶液,从而使测定结果比实际值偏高;若仍用现有装置进行实验,可用硫酸代替盐酸,或用蒸馏水代替葡萄酒做对比实验。
答案 (1)冷凝管 b (2)SO2+H2O2===H2SO4 (3)③ 酚酞 ④ (4)0.24 (5)原因:盐酸的挥发;改进措施:用不挥发的强酸(如硫酸)代替盐酸,或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验,消除盐酸挥发的影响
4.水中的溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。某课外小组采用碘量法测定学校周边河水中的溶解氧。实验步骤及测定原理如下:
Ⅰ.取样、氧的固定
用溶解氧瓶采集水样。记录大气压及水体温度。将水样与Mn(OH)2碱性悬浊液(含有KI)混合,反应生成MnO(OH)2,实现氧的固定。
Ⅱ.酸化、滴定
将固氧后的水样酸化,MnO(OH)2被I-还原为Mn2+,在暗处静置5 min,然后用标准Na2S2O3溶液滴定生成的I2(2S2Oeq \o\al(2-,3)+I2===2I-+S4Oeq \o\al(2-,6))。
回答下列问题:
(1)取水样时应尽量避免扰动水体表面,这样操作的主要目的是___________ __________________________________________________。
(2)“氧的固定”中发生反应的化学方程式为__________________________
____________________________________________________________________。
(3)Na2S2O3溶液不稳定,使用前需标定。配制该溶液时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、试剂瓶和________;蒸馏水必须经过煮沸、冷却后才能使用,其目的是杀菌、除________及二氧化碳。
(4)取100.00 mL水样经固氧、酸化后,用a mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,以淀粉溶液作指示剂,终点现象为________;若消耗Na2S2O3溶液的体积为b mL,则水样中溶解氧的含量为______mg·L-1。
(5)上述滴定完成时,若滴定管尖嘴处留有气泡会导致测定结果偏________(填“高”或“低”)。
解析 (1)本实验为测定水样中的溶解氧,如果扰动水体表面,会增大水体与空气的接触面积,增大氧气在水中的溶解量。避免扰动水体表面是为了使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差。
(2)由题意知,反应物为O2和Mn(OH)2,生成物为MnO(OH)2,因此该反应的化学方程式为O2+2Mn(OH)2===2MnO(OH)2。
(3)配制溶液时还需要量筒量取液体体积;煮沸可以使蒸馏水中的氧气挥发,达到除去氧气的目的。
(4)由于混合液中含有碘单质,加入淀粉时,溶液为蓝色;滴定时,Na2S2O3与碘反应,当碘恰好完全反应时,溶液蓝色刚好褪去,且半分钟内颜色不恢复。由各反应关系可建立如下关系式:O2~2Mn(OH)2~2I2~4S2Oeq \o\al(2-,3),由题意知,滴定消耗Na2S2O3的物质的量为ab×10-3mol,因此0.1 L水样中溶解氧的物质的量=eq \f(ab,4)×10-3 mol,质量为eq \f(ab,4)×10-3 mol×32 g·mol-1=8ab×10-3 g=8ab mg,即溶解氧的含量为80ab mg·L-1。
(5)滴定完成时,滴定管尖嘴处留有气泡,会使最后的读数偏小,测得消耗Na2S2O3的体积偏小,所以测量结果偏低。
答案 (1)使测定值与水体中的实际值保持一致,避免产生误差
(2)O2+2Mn(OH)2===2MnO(OH)2
(3)量筒 氧气
(4)蓝色刚好褪去 80ab (5)低
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