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微点集训(四) 氧化还原滴定
|思维点拨|
氧化还原滴定3要点
(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:常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等;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:氧化还原滴定法的指示剂有三类。a.氧化还原指示剂;b.专用指示剂,如在碘量法滴定中,可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝;c.自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点的现象为溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
1.实验室用标准KMnO4溶液滴定未知浓度的FeSO4溶液,下列说法或操作正确的是( )
A.盛FeSO4溶液的锥形瓶滴定前用FeSO4溶液润洗2~3次
B.选碱式滴定管量取标准KMnO4溶液,并用碘化钾淀粉溶液作指示剂
C.滴定前仰视读数,滴定后俯视读数会导致滴定结果偏低
D.锥形瓶内溶液颜色由浅绿色变为紫红色,立即记下滴定管液面所在刻度
解析:C 滴定操作时锥形瓶只需用水洗干净即可,不能润洗,A项错误;标准KMnO4溶液应用酸式滴定管量取,不用添加任何指示剂,B项错误;实验时读数“前仰后俯”,导致读数体积小于实际消耗标准溶液体积,所测溶液浓度偏低,C项正确;溶液由浅绿色变为紫红色,且30 s内溶液颜色不再发生变化,才可以确定滴定终点,D项错误。
2.某学习小组用“间接碘量法”测定某CuCl2晶体试样的纯度,试样不含其他能与I-发生反应的氧化性杂质,已知:2Cu2++4I-2CuI↓+I2,I2+2S2S4+2I-。取m g试样溶于水,加入过量KI固体,充分反应,用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液滴定,部分实验仪器和读数如图所示。下列说法正确的是( )
A.试样在容量瓶中溶解,滴定管选乙
B.选用淀粉作指示剂,当甲中溶液由蓝色变为无色,且半分钟内不恢复蓝色时,即达到滴定终点
C.丁图中,滴定前滴定管的读数为(a-0.50)mL
D.对装有待测液的滴定管读数时,滴定前、后读数方式如丁图所示,则测得的结果偏小
解析:B 试样应该在烧杯中溶解,Na2S2O3为强碱弱酸盐,水解使溶液显碱性,滴定管选碱式滴定管,即选丙,A项错误;用硫代硫酸钠标准溶液滴定碘单质,利用淀粉遇碘单质变蓝的性质,可以选择淀粉为指示剂,当溶液的蓝色褪去,且30 s内不恢复蓝色,即达到滴定终点,B项正确;滴定管的“0”刻度在上面,越往下刻度越大,故丁图中,滴定前滴定管的读数为(a+0.50)mL,C项错误;若对装有待测液的滴定管读数时,如丁图滴定前平视、滴定后俯视,读取的待测液体积偏小,实际体积偏大,则由此测得的CuCl2的质量分数会偏大,D项错误。
3.以氧化剂或还原剂为滴定剂,可以滴定一些具有还原性或氧化性的物质。某二氧化锰矿粉中MnO2含量测定实验流程如图。下列说法错误的是( )
A.Na2C2O4将MnO2还原为Mn2+
B.滴定终点溶液的颜色从无色变为浅紫色
C.若滴定终点时滴定管尖嘴处出现气泡,则测得MnO2含量偏小
D.MnO2含量为%
解析:C Na2C2O4具有还原性、二氧化锰具有氧化性,Na2C2O4将MnO2还原为Mn2+,A正确;滴定中使用高锰酸钾溶液滴定草酸钠,恰好反应后高锰酸钾过量,溶液显紫红色,故滴定终点溶液的颜色从无色变为浅紫色,B正确;若滴定终点时滴定管尖嘴处出现气泡,则消耗高锰酸钾溶液的体积偏小,导致测得MnO2含量偏大,C错误;Na2C2O4将高锰酸钾还原为Mn2+,根据得失电子守恒可知,5Na2C2O4~10e-~2KMnO4,与KMnO4反应的Na2C2O4的物质的量为20.00×10-3 L×0.100 0 mol·L-1×=5×10-3 mol,Na2C2O4将MnO2还原为Mn2+,根据得失电子守恒可知,Na2C2O4~2e-~MnO2,则n(MnO2)=30.00×10-3 L×0.200 0 mol·L-1-5×10-3 mol=1×10-3 mol,故MnO2含量为×100%=%,D正确。
4.(2026·海南海口高二练习)滴定法是一种简便、快速、应用广泛的定量分析方法。某实验小组为了分析补血剂FeSO4·7H2O中铁元素的质量分数,用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O。
(1)滴定至终点时的现象是
。
(2)该实验小组称取30.0 g补血剂配成250 mL溶液,量取25.00 mL,用0.100 0 mol·L-1 KMnO4标准溶液滴定,达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则所测补血剂中铁元素的质量分数是 (结果精确到0.1%)。
答案:(1)当滴入最后半滴KMnO4标准溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(2)18.7%
解析:(1)用KMnO4标准溶液在酸性条件下对FeSO4溶液进行氧化还原滴定,KMnO4标准溶液自身作指示剂,则滴定至终点时的现象是当滴入最后半滴KMnO4标准溶液,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。(2)根据反应的离子方程式可得关系式:5Fe2+~KMnO4,n(KMnO4)=0.100 0 mol·L-1×0.02 L=0.002 mol,n(Fe2+)=5×0.002 mol=0.01 mol,则所测补血剂中铁元素的质量分数是×100%≈18.7%。
5.氧化还原滴定原理同中和滴定原理相似,为了测定某未知浓度的Na2SO3溶液的浓度,可用0.10 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液(硫酸酸化)进行滴定,实验步骤如下:
Ⅰ.量取待测Na2SO3溶液20.00 mL于锥形瓶中。
Ⅱ.滴定前记录滴定管中酸性KMnO4标准溶液的初始读数。
Ⅲ.用0.10 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液进行滴定,当到达滴定终点时,停止滴定,并记录酸性KMnO4标准溶液的终点读数。重复滴定3次,得到消耗酸性KMnO4标准溶液的体积及相关实验数据如下表所示:
滴定次数
1
2
3
Na2SO3溶液的体积/mL
20.00
20.00
20.00
消耗酸性KMnO4标准溶液的体积/mL
15.98
16.00
16.02
回答下列问题:
(1)取用20.00 mL Na2SO3溶液可选用 (填“碱式”或“酸式”)滴定管。
(2)某次滴定前,滴定管中酸性KMnO4标准溶液的液面位置如图所示,则酸性KMnO4标准溶液的初始读数为 mL。
(3)步骤Ⅰ中是否需要滴加指示剂? (填“是”或“否”),步骤Ⅲ中达到滴定终点时的现象为 。
(4)步骤Ⅲ中主要发生反应的离子方程式为
。
(5)下列操作会导致测定结果偏高的是 (填字母)。
A.未用酸性KMnO4标准溶液润洗滴定管
B.滴定前锥形瓶未干燥
C.滴定前滴定管尖嘴部分没有气泡,滴定结束时有气泡
D.不小心将少量酸性KMnO4标准溶液滴在锥形瓶外
(6)根据实验数据测得Na2SO3溶液的物质的量浓度是 mol·L-1(精确到小数点后两位)。
答案:(1)碱式 (2)0.70
(3)否 滴入最后半滴酸性KMnO4标准溶液,溶液由无色恰好变为浅红色,且半分钟内不褪色
(4)2Mn+5S+6H+2Mn2++5S+3H2O
(5)AD (6)0.20
解析:该实验的实验目的是利用氧化还原滴定原理,用酸性高锰酸钾标准溶液测定亚硫酸钠溶液的浓度。(1)亚硫酸钠是强碱弱酸盐,在溶液中水解使溶液呈碱性,所以为防止亚硫酸钠溶液腐蚀玻璃,取用亚硫酸钠溶液应选择碱式滴定管。(2)由题图可知,酸性高锰酸钾标准溶液的初始读数为0.70 mL。(3)亚硫酸钠溶液与酸性高锰酸钾标准溶液完全反应后,再滴入最后半滴酸性高锰酸钾标准溶液,溶液由无色恰好变为浅红色,所以滴定时不需要滴加指示剂,滴定终点时的现象为滴入最后半滴酸性高锰酸钾标准溶液,溶液由无色恰好变为浅红色,且半分钟内不褪色。(4)步骤Ⅲ中主要发生的反应为亚硫酸钠溶液与酸性高锰酸钾标准溶液反应生成硫酸钠、硫酸钾、硫酸锰和水,反应的离子方程式为2Mn+5S+6H+2Mn2++5S+3H2O。(5)未用酸性高锰酸钾标准溶液润洗滴定管,会使消耗酸性高锰酸钾标准溶液的体积偏大,导致测定结果偏高,故A符合题意;滴定前锥形瓶未干燥不会影响亚硫酸钠溶液中溶质的物质的量,对测定结果无影响,故B不符合题意;滴定前滴定管尖嘴部分没有气泡,滴定结束时有气泡,会使消耗酸性高锰酸钾标准溶液的体积偏小,导致测定结果偏低,故C不符合题意;不小心将少量酸性高锰酸钾标准溶液滴在锥形瓶外,会使消耗酸性高锰酸钾标准溶液的体积偏大,导致测定结果偏高,故D符合题意。(6)由表格数据可知,滴定消耗酸性高锰酸钾标准溶液的平均体积为=16.00 mL,则由反应的离子方程式可知,亚硫酸钠溶液的浓度为=0.20 mol·L-1。
6.某化学兴趣小组测定了某工厂废水中游离态氯(Cl2)的含量,实验如下:①取水样50.00 mL于锥形瓶中,加入10.00 mL KI溶液(足量),滴入2~3滴淀粉溶液。②将自己配制的0.001 0 mol·L-1 Na2S2O3标准溶液(显碱性)装入滴定管中,调整液面,记下读数。③将锥形瓶置于滴定管下方进行滴定,发生的反应为I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6。
(1)①滴定前装有标准溶液的滴定管排气泡时,应选择下图中的 (填字母,下同)。
②若用25.00 mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处时,则管内液体的体积 。
A.=10.00 mL B.=15.00 mL
C.<10.00 mL D.>15.00 mL
(2)步骤①中发生反应的离子方程式为 。
(3)达到滴定终点的现象是 。
(4)实验中消耗了Na2S2O3标准溶液4.00 mL,所测水样中游离态氯(Cl2)的含量为 mg·L-1。
答案:(1)①c ②D
(2)Cl2+2I-I2+2Cl-
(3)滴入最后半滴标准溶液时,溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色
(4)2.84
解析:废水中溶解的Cl2会与加入的KI发生反应:Cl2+2KI2KCl+I2,然后根据淀粉遇I2变为蓝色的特性,以淀粉溶液为指示剂,用Na2S2O3标准溶液滴定反应产生的I2,当溶液蓝色褪去,且半分钟内不恢复蓝色时达到滴定终点,停止滴加,然后根据物质反应关系计算废水中Cl2的含量。(1)①标准溶液显碱性,所以应该选择碱式滴定管,碱式滴定管排气泡的方式是将滴定管末端的尖嘴抬起,挤压橡胶管中的玻璃珠,使液体充满尖嘴,故选c;②滴定管下端有一段是没有刻度的,且滴定管读数时是从上往下读,所以当用25.00 mL滴定管进行实验,滴定管中的液面在刻度“10”处时,管内液体的体积应>25.00 mL-10.00 mL=15.00 mL,选D。(2)废水中溶解的Cl2会与加入的KI发生反应:Cl2+2KI2KCl+I2。(3)当滴入最后半滴标准溶液时,溶液蓝色刚好褪去,且半分钟内不恢复蓝色,则说明达到滴定终点。(4)实验中消耗标准溶液的体积为4.00 mL,n(Na2S2O3)=c·V=0.001 0 mol·L-1×0.004 0 L=4×10-6mol,根据化学方程式Cl2+2KI2KCl+I2,I2+2Na2S2O32NaI+Na2S4O6可得关系式:Cl2~I2~2Na2S2O3,所以50.00 mL水样中含有Cl2的物质的量n(Cl2)=n(Na2S2O3)=2×10-6mol,则该工业废水水样中Cl2的含量是
=2.84 mg·L-1。
7.(2026·河南驻马店高二月考)某化学学习小组探究测定草酸晶体(H2C2O4·xH2O)中的x值。查阅资料得知,草酸易溶于水,水溶液可以用酸性KMnO4溶液进行滴定:
①称取1.260 g纯草酸晶体,将其制成100 mL水溶液为待测液。
②取25.00 mL待测液放入锥形瓶中,再加入适量的稀硫酸。
③用浓度为0.100 0 mol·L-1的KMnO4标准溶液进行滴定,达到终点时消耗10.00 mL。
(1)写出滴定时发生反应的离子方程式:
;上述步骤②中使用的锥形瓶是否需要事先用待测液润洗 (填“是”或“否”,下同);滴定前是否要滴加指示剂 ;滴定时,将KMnO4标准液装在如图中的 (填“甲”或“乙”)滴定管中。
(2)本实验到达滴定终点的现象:
。
(3)通过上述数据,求得x= 。若滴定终点时俯视滴定管刻度,则由此测得的x值会 (填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案:(1)2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O 否 否 甲
(2)当滴入最后半滴KMnO4溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(3)2 偏大
解析:(1)滴定实验中草酸被氧化为二氧化碳,高锰酸根离子被还原为锰离子,反应的离子方程式为2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O;步骤②中使用的锥形瓶若用待测液润洗;锥形瓶中草酸物质的量会偏多,所以不需要事先用待测液润洗;高锰酸钾溶液本身有颜色,反应后若高锰酸钾溶液过量,溶液会呈浅红色或紫红色,所以滴定前不需滴加指示剂;高锰酸钾具有强氧化性,能腐蚀橡胶管,滴定时,将KMnO4标准液盛装在题图中的酸式滴定管中,选甲。(2)可用高锰酸钾自身的颜色作为指示剂判断滴定终点,当滴入最后半滴高锰酸钾溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色,表明到达滴定终点。(3)根据2Mn+5H2C2O4+6H+2Mn2++10CO2↑+8H2O,高锰酸钾的物质的量为0.100 0 mol·L-1×0.01 L=0.001 mol,H2C2O4的物质的量为0.002 5 mol,即25.00 mL待测液中含有0.002 5 mol草酸,则100 mL待测液中含有0.01 mol草酸,所以1.260 g草酸晶体的物质的量为0.01 mol,草酸晶体的摩尔质量为=126 g·mol-1,即90+18x=126,则x=2;若滴定终点时俯视滴定管刻度,消耗高锰酸钾溶液的体积偏小,测得的草酸的物质的量偏小,则由此测得的x值会偏大。
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