内容正文:
第7讲 水的电离和溶液的pH
考点1:水的电离与水的离子积常数
1.水的电离
水是极弱的电解质,水的电离方程式为 或简写为 。25 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)= ;任何水溶液中,由水电离出的c(H+)与c(OH-)都相等。
特点:
2.水的离子积常数
①Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
②水的电离是吸热过程,所以温度升高,有利于水的电离,Kw增大,如100 ℃,Kw=5.5×10-13。但是在室温下,Kw为1.0×10-14。
③Kw不仅适用于纯水,还适用于酸、碱的稀溶液,且由水电离的c水(H+)=c水(OH-)。此时,水溶液中水的离子积常数不变。
3.外界条件对水的电离平衡的影响
条件改变
平衡移动
溶液中的
水电离的
溶液的酸碱性
Kw
c(H+)
c(OH-)
c(H+)
c(OH-)
促进水的电离
升高温度
加钠
电解NaCl
电解CuSO4
加NH4Cl
加Na2CO3
抑制水的电离
加入酸
加入碱
降低温度
4.水的电离平衡曲线分析
图像
从面的角度——水的离子积
横纵坐标为反比例函数关系,c(H+) ·c(OH-)=Kw
从线的角度——温度关系和溶液酸碱性
①T1、T2对应线为 线,每条线上各点对应的离子积 ;升高温度,水的电离程度增大,水的离子积 ,则T2 T1。
②ab线为中性溶液线,ab线上c(H+) c(OH-),溶液呈 性,ab线上方c(H+) c(OH-),溶液呈 性,ab线下方c(H+) c(OH-),溶液呈 性。
从点的角度——条件改变
①同一等温线上点的变化,离子积常数不变,即c(H+)·c(OH-) ,c(H+)和c(OH-)之间为反比例关系,可以通过加入酸、碱、盐,如a→d,可以加入 。
②不同等温线上点的变化,离子积常数不同,即温度不同。若在ab线上,只能通过
温度,例如a→b,通过 温度即可实现;若不在ab线上,应先 温度,再加入酸、碱、盐,例如a→e,应先 温度,再加入 。
5.水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
先定性
根据水的电离平衡影响规律——酸碱抑制,弱盐促进,常温下酸或碱溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-) 10-7mol·L-1,含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-) 10-7mol·L-1。
后定量
①pH=a(a<7)的酸溶液中c(H+)= mol·L-1主要由酸电离提供,溶液中c(OH-)=
mol·L-1由水电离提供;
②pH=a(a>7)的碱溶液中c(OH-)= mol·L-1主要由碱电离提供,c(H+)= mol·L-1由水电离提供;
③能水解的盐溶液中c(H+)、c(OH-)都是由 提供。若pH=a(a<7),由水电离出c(H+)=c(OH-)= mol·L-1,若pH=a(a>7),由水电离出c(H+)=c(OH-)= mol·L-1
【典例1】(26-27高二上·北京东城·阶段检测)已知在室温时纯水中存在电离平衡,下列叙述正确的是
A.向水中加入少量NaCl,由水电离出的
B.升高温度,水的电离程度增大,增大,,溶液显酸性
C.向水中通入HCl气体,平衡逆向移动,水的电离受到抑制,降低
D.向水中加入大量水,水浓度增大促进水的电离
【典例2】(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)关于水的电离 H2O⇌H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是
A.升高温度,水的离子积 Kw减小
B.向水中加入少量 NaOH 固体,水的电离程度增大
C.向水中通入 HCl,c(H+) 增大,Kw不变
D.将水加热至 100℃,pH=7,呈中性
【典例3】(26-27高二上·浙江嘉兴·阶段检测)常温下,某HAc溶液的pH=4,下列说法正确的是
A.c(HAc)=10-4 mol·L-1
B.由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
C.由水电离出的c(OH-)=10-4 mol·L-1
D.加入一定量NaOH(s),溶液呈碱性
【典例4】(24-25高二上·陕西渭南·期末)在水的电离平衡中,和的关系如图所示:
下列说法正确的是
A.图中温度
B.AB连线上任意点的溶液均显中性
C.B点溶液的,显酸性
D.图中A、B、D三点处的大小关系:
考点2:溶液的酸碱性与pH
1.溶液呈酸碱性的本质
溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小
溶液的酸碱性
本质
25℃
c(H+)与c(OH-)比较
c(H+)
酸性溶液
c(H+) c(OH-)
10-7 mol·L-1
中性溶液
c(H+) c(OH-)
10-7 mol·L-1
碱性溶液
c(H+) c(OH-)
10-7 mol·L-1
2.溶液酸碱性的一种表示——pH
pH计算公式:pH= 。
溶液的pH与c(H+)及酸碱性的关系
意义
pH越大,溶液的碱性 ;pH越小,溶液的酸性
溶液酸碱性与pH的关系(常温下)
pH<7,为 溶液;pH=7,为 溶液;pH>7,为 溶液
适用范围
1×10-14 mol·L-1 c(H+) 1 mol·L-1
溶液酸碱性与pH关系的理解
①当c(H+)或c(OH-)大于1 mol· L-1时,通常用c(H+)或c(OH-)直接表示溶液酸碱性;当c(H+)或c(OH-)小于或等于1mol·L-1时,通常用pH表示溶液酸碱性。因此,常温下,pH=0的溶液 酸性最强的溶液,pH=14的溶液也 碱性最强的溶液。
②判断溶液的酸碱性不能根据c(H+)和c(OH-)绝对大小,而应比较二者相对大小(不受温度影响)。如:常温下,比较pH与7[或c(H+)与10-7mol·L-1]可判断溶液的酸碱性,但在不指明温度的情况下,pH=7[或c(H+)=10-7 mol·L-1]的溶液 呈中性。
3.溶液酸碱性的测定方法
pH试纸测定
操作
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 对照,读出pH
类别
广泛pH试纸:其pH范围是 (最常用),可以识别的pH差约为1
精密pH试纸:可判别0.2或0.3的pH差值
专用pH试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸
pH计测量
pH计也叫 ,该仪器可精密测量溶液的pH。其量程为
①不能把试纸放在待测液中测定。
②pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,使用pH试纸测溶液pH时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释,测定的pH不准确。
③不能用pH试纸测定“漂白性”溶液的pH,如NaClO溶液、氯水,应选择pH计测定溶液的pH。
④使用广泛pH试纸测溶液的pH,读数只读取整数,如pH=2,而不会是2.1、2.5等小数值,使用范围为0~14。
4.溶液酸碱性的另外一种表示——pOH
①pOH=
②常温下:pH+pOH=14
5.溶液酸碱性的判断
溶液呈酸性、碱性还是中性,应看c(H+)和c(OH-)的相对大小,判断溶液酸碱性的依据主要以下几点:
判据1:在25℃时的溶液中
c(H+)>1×10-7 mol/L 溶液呈 性,且c(H+)越 , 性越强
c(H+)=1×10-7 mol/L 溶液呈 性
c(H+)<1×10-7 mol/L 溶液呈 性,且c(OH-)越 , 性越强
判据2:在25℃时的溶液中
pH<7 溶液呈 性,且pH越 , 性越强
pH=7 溶液呈 性
pH>7 溶液呈 性,且pH越 , 性越强
判据3:在任意温度下的溶液中
(1)根据c(H+)和c(OH-)的相对大小进行判断
c(H+)>c(OH-),或c(H+)> mol·L-1,呈 性;
c(H+)=c(OH-),或c(H+)= mol·L-1,呈 性;
c(H+)<c(OH-),或c(H+)< mol·L-1,呈 性。
(2)根据pH、pOH、p进行判断
pH<p<pOH,呈 性;
pH=pOH=p,呈 性;
pOH<p<pH,呈 性。
其中:pOH=-lgc(OH-),p=-lg,pH+pOH=2p
判据4:混合溶液酸碱性的判断方法
(1)等浓度等体积一元酸与一元碱溶液的混合——“谁 显谁性,同强显 ”。
(2)常温下,等体积、pH之和等于14的一强一弱的酸与碱混合溶液——“谁弱谁过量,谁 显谁性”。
(3)强酸、强碱等体积混合(常温下)
①pH之和等于14呈 性;②pH之和小于14呈 性;③pH之和大于14呈 性。
【典例5】(25-26高二上·四川眉山·阶段检测)以下说法正确的是
A.用蒸馏水润湿过的pH试纸测某溶液的pH值,所测结果一定会偏低
B.用广范pH试纸测得某溶液的pH为3.45
C.温度一定时,水的电离常数与水的离子积常数相等
D.任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)一定相等
【典例6】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)下列在指定溶液中的各组离子,一定能够大量共存的是
A.无色溶液中:、、、
B.甲基橙溶液呈黄色的溶液中:、、、
C.的溶液中:、、、
D.由水电离出的的溶液中:、、、
【典例7】(25-26高二上·内蒙古鄂尔多斯·期末)下列关于溶液酸碱性的说法正确的是
A.溶液中若,则,溶液显酸性
B.时,的氨水和的等体积混合,所得溶液的
C.常温下,能使甲基橙指示剂变黄的溶液一定呈中性或碱性
D.常温下,的溶液中:可大量共存
【典例8】(26-27高二上·广东汕头·阶段检测)常温下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液导电能力的变化如图所示。
已知:常温下,醋酸的电离常数Ka=1.75×10−5。
回答下列问题:
(1)a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是___________。
(2)升高温度,醋酸的电离常数Ka___________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(3)在c点加入固体CH3COONa,溶液的导电能力___________,再次达到平衡时,c(CH3COO−)___________。
(4)当=175时,溶液pH=___________。
考点3:酸碱溶液稀释或混合后pH的变化
1.单一溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
强酸(HnA)溶液
c(HnA) =c mol·L-1则c(H+) = mol·L-1,pH = -lg c(H+) = -lg
强碱[B(OH)m]溶液
c[B(OH)m]=c mol·L-1,则c(OH-) = mol·L-1,
c(H+)=,pH = -lg c(H+) =
在计算多元强酸(碱)溶液的pH时,要正确把握其“元”、c(酸)[c(碱)]、c(H+)[c(OH-)]之间的关系。例如室温时,0.01mol· L-1稀硫酸的pH=-lg 0.02=2-lg2;pH=2的稀硫酸中c(H2SO4)=0.005 mol·L-1。
2.混合溶液pH的计算
设酸溶液中c(H+)或碱溶液中c(OH-)分别为c1、c2,溶液体积分别为V1、V2。
溶液类型
相关计算
两种强酸溶液混合
c(H+)=
两种强碱溶液混合
c(OH-)=
强酸、强碱混合
恰好完全反应
pH=7(25℃)
酸过量
c(H+)=
碱过量
c(OH-)=
①上述表中计算时,忽略两溶液混合时体积的变化,即混合溶液的总体积 两溶液的体积之和。
②两种强酸等体积混合时,若二者pH之差 2,则pH混≈ ;两种强碱等体积混合时,若二者pH之差 2,则pH混≈ 。
例如,室温时,pH=3和pH=5的盐酸等体积混合,c(H+)=mol· L-1,此时pH≈-lg=3+lg2≈3+0.3=3.3
室温时,pH=10和pH=12的NaOH溶液等体积混合,pH≈-lg(2×10-12)=12-lg2≈12-0.3=11.7
3.酸、碱溶液稀释时pH的计算
溶液
稀释10n倍
无限稀释
酸溶液(pH=a)
强酸
pH= (且pH<7)
此时考虑水的电离,pH只能接近7(略小于7)
弱酸
a<pH<a+n(且pH<7)
碱溶液(pH=b)
强碱
pH= (且pH>7)
此时考虑水的电离,pH只能接近7(略大于7)
弱碱
b>pH>b-n(且pH>7)
酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示
①强酸、弱酸溶液的稀释:
②强碱、弱碱溶液的稀释:
4.酸(或碱)溶液稀释变化图像
对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数,强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如图所示)。这是因为强酸(或强碱)已完全电离,随着加水稀释,溶液中H+(或OH-)物质的量(水电离的除外)不会增多,而弱酸(或弱碱)随着加水稀释,电离程度增大,H+(或OH-)物质的量会不断增多。
【典例9】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)常温下,下列关于溶液稀释或混合的说法错误的是
A.将的稀盐酸与的溶液混合,若所得溶液呈中性且,则
B.等浓度的溶液与溶液按体积比2∶1混合,所得溶液
C.将的溶液稀释为,所得溶液
D.与的溶液等体积混合,所得溶液
【典例10】(24-25高二上·河南南阳·期末)室温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氧化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pH均增大
C.分别取1mL稀释至10mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
D.将aL溶液②和bL溶液④混合后,混合时体积变化忽略不计,若所得溶液pH=4,则
【典例11】(26-27高二上·江苏常州·阶段检测)已知常温时HClO的,HF的。现将pH和体积都相同的HClO溶液和HF溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是
A.曲线I为HClO溶液稀释时的pH变化曲线
B.取a点对应的两种酸溶液,中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,消耗HF溶液的体积较小
C.b点对应溶液中水的电离程度比c点对应溶液中水的电离程度小
D.从b点到d点,溶液中保持不变(HR代表HClO或HF)
【典例12】(25-26高二上·陕西西安·阶段检测)室温下,求下列溶液的pH:(已知lg2=0.3)
(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005 mol·L-1
①此溶液的pH为________。
②用水稀释到原来体积的100倍,pH为________。
(2)pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合,pH为________。
(3)pH=12的NaOH溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合,pH为________。
(4)某温度(T℃)时,测得0.01 mol·L-1NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的Kw=____________。在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的H2SO4溶液Vb L混合。若所得混合液为中性且a=11,b=3,Va:Vb=_____________。
考点4:酸碱中和滴定
1.酸碱中和滴定
概念
依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法
原理
以HCl溶液为标准液,滴定待测液NaOH溶液为例: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(测)=
关键
①准确测定待测液NaOH溶液的体积。
②选择合适的指示剂,准确判断滴定的终点。
滴定操作
主要仪器
①精确度是百分之一,即可精确到0.01 mL。
②读数时,视线、刻度、液面的凹面最低点在同一水平线上。
③滴定管洗净后必须 润洗,而锥形瓶则 用待盛液润洗。
、 、铁架台(带滴定管夹)、 、大烧杯
试剂
①待测液(NaOH溶液);②标准液(标准液HCl溶液);③指示剂(一般用酚酞或甲基橙,一般不用 ,颜色改变不明显)
滴定前准备
锥形瓶:洗涤→装待测液→记体积→加指示剂
滴定
终点判断
滴入最后一滴HCl溶液时, 停止滴定,并记录HCl溶液的体积,重复上述操作2~3次
数据处理
为减少实验误差,重复实验2~3次,求出所用标准溶液体积的 ,然后再计算待测液的物质的量 。如:求出消耗HCl溶液的平均值(若三次滴定分分别消耗盐酸的体积为20.02 mL、19.98 mL、23.00 mL,则23.00 mL与其他数据相差较大,要 ),根据原理进行计算
2.常见酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围和pH
石蕊
甲基橙
酚酞
3.酸碱指示剂的选用及滴定终点颜色变化
滴定种类
选用的指示剂
滴定终点
指示剂用量
滴定终点判断标准
强酸滴定强碱
甲基橙
色→ 色
2~3滴
酚酞
色→ 色
强酸滴定弱碱
甲基橙
色→ 色
强碱滴定强酸
甲基橙
色→ 色
酚酞
色→ 色
强碱滴定弱酸
酚酞
色→ 色
①中和滴定中,由于强酸(碱)与弱碱(酸)恰好完全反应时,生成的盐溶液呈酸(碱)性,为减小滴定误差,显碱性的选 ,显酸性的选 。
②并不是所有的滴定都必须另加指示剂,一些有色的反应物溶液本身可作为指示剂,如氧化还原滴定中,用Na2SO3标准溶液滴定KMnO4溶液时,KMnO4溶液颜色褪去且半分钟内不恢复原色时即为滴定终点。
③指示剂本身多为 或 ,不宜多加。
4.酸碱中和滴定误差分析
以标准盐酸滴定NaOH溶液为例,根据中和滴定原理,分析所产生的误差:
操作不当
具 体 内 容
误差
仪器洗涤
1
酸式滴定管未用HCl润洗
2
碱式滴定管未用NaOH润洗
3
锥形瓶用NaOH润洗
4
锥形瓶用蒸馏水洗后未干燥
气泡处理
5
滴定前有气泡滴定后无气泡
6
滴定前无气泡滴定有无气泡
滴定过程
7
HCl漏滴出锥形瓶外
8
振荡时瓶内溶液溅出
读数方法
9
滴定前仰视,滴定后平视
10
滴定前平视,滴定后仰视
11
滴定前俯视,滴定后仰视
12
滴定前仰视,滴定后俯视
其他
13
滴HCl终点时尖咀悬一滴溶液
14
指示剂变色即停止滴定
15
滴定结束立即读数
16
锥形瓶中待测液加水稀释
17
一滴标准液附在锥形瓶壁上未流下
5.图示强酸与强碱滴定过程中pH曲线
以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 盐酸为例
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 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 变化明显,所以即使 、甲基橙的变色不在恰好中和的 的点上,但体积差距很小,可以忽略不计
6.滴定原理拓展应用
(1)氧化还原反应滴定原理应用
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。
试剂
①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等
②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等
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,可溶性淀粉溶液遇碘变
③自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为
(2)实例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液/H2O2溶液
原理
2MnO4-+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2MnO4-+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+ 8H2O
指示剂
酸性KMnO4溶液本身呈 ,不用另外选择指示剂
终点判断
当滴入最后半滴酸性KMnO4溶液后,溶液由无色变 ,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
②酸性K2Cr2O7溶液滴定Fe2+溶液
原理
6Fe2++Cr2O72-+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
指示剂
二苯胺磺酸钠(无色变为红紫色)
终点判断
当滴入最后半滴酸性K2Cr2O7溶液后,溶液由无色变 ,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
③Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
用淀粉作指示剂
终点判断
当滴入最后半滴Na2S2O3溶液后,溶液的 褪去,且半分钟内不恢复原色,说明到达滴定终点
(3)沉淀滴定原理及其应用
概念
沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-浓度。
原理
沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种 ,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度 ,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以 为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更 。
实例
莫尔法:是以铬酸钾(K2CrO4)作指示剂,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准液直接滴定氯离子或溴离子。滴定定量反应:Ag++Cl-===AgCl↓( 色),确定终点:2Ag++CrO42-===Ag2CrO4↓( 色)。
佛尔哈德法:在酸性溶液中,用标准试剂NH4SCN直接滴定Ag+,生成AgSCN白色沉淀,确定终点的指示剂是铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O],Fe3+与SCN-生成红色配合物。
说明:也可以用此法返滴定测定卤素离子:在含有卤素离子的硝酸溶液中,加入一定量过量的AgNO3标准液,再以铁铵矾作指示剂,用NH4SCN标准液返滴定过量的Ag+。
【典例13】(26-27高二上·辽宁·阶段检测)食醋是日常饮食中的一种调味剂,国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035 g/mL。已知CH3COOH的,用标准NaOH溶液可以测定食醋中醋酸的浓度,以检测白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,回答下列问题:
(1)从酚酞、甲基橙或石蕊中选择合适的指示剂,判断滴定达到终点时的依据是________。
(2)盛NaOH标准液的碱式滴定管尖嘴部分留有气泡,排除气泡的方法应采用如图中的________操作(填序号)。
(3)时,向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,CH3COOH的电离平衡向________移动;当时,溶液的pH=________。
(4)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,则所用NaOH溶液的体积为________mL。
(5)用标准的0.06000 mol/L 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
25.00 mL
0.02
25.01
2
25.00 mL
0.70
25.71
3
25.00 mL
0.50
24.20
则该白醋中醋酸含量为________g/mL。
(6)下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏低的是________(填编号)。
A.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
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.滴定过程中振摇时有液滴溅出
D.读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
【典例14】(24-25高二上·辽宁大连·阶段检测)草酸()是一种常见的二元弱酸,在工业中有重要作用,生活中可用来除锈,具有较强的还原性。某学生用溶液滴定草酸溶液,准确称取6.300 g草酸晶体()溶于水配成500 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中。
(1)滴定前需排放装有高锰酸钾溶液的滴定管尖嘴处的气泡,其正确的图示为________(填选项字母)。
A. B. C. D.
(2)滴定终点现象为________。
(3)平行滴定三次,消耗溶液的体积分别为20.01 mL、19.99 mL、22.01 mL,则________。
(4)以下操作会造成所测高锰酸钾溶液浓度偏低的是________(填序号)。
a.滴定过程中少量草酸溶液洒到锥形瓶外
b.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
c.盛装草酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用草酸溶液润洗
d.滴定时控制速度过快,到达终点后多滴加入溶液
(5)滴定时发现,刚开始时褪色较慢,一段时间后突然变快。某小组对此原因进行探究,实验数据如图:
①褪色时间:实验Ⅲ>实验Ⅳ。分析以上实验数据,反应速率突然加快的原因可能是________。
②褪色时间:实验Ⅰ________实验Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)。实验Ⅲ混合溶液体积为15 mL,褪色时间为6.0 min,则实验Ⅲ的________。
【典例15】(25-26高二上·山东威海·期末)酸碱中和滴定是中学化学中重要的定量实验之一。
I.现用的盐酸标准溶液来测定待测NaOH溶液的浓度。实验操作如下:
①向溶液中加入2~3滴指示剂;②取10.00 mL待测液放入锥形瓶中;③用盐酸标准溶液滴定至终点;④重复以上操作;⑤配制250 mL NaOH待测液;⑥根据实验数据计算待测液NaOH的物质的量浓度。
(1)正确的操作顺序为_________(填序号)。操作⑤需准确称取0.86 g不纯的苛性钠样品(杂质不与盐酸反应)配成250 mL溶液,下列仪器中不需要使用的是_______(填标号)。
A.烧杯 B.玻璃棒 C.托盘天平 D.带玻璃塞的细口试剂瓶
(2)为测定NaOH待测液的浓度,移取10.00 mL溶液,用标准盐酸滴定至终点。重复实验,数据如下:
序号
1
2
3
4
滴定前读数/mL
0.10
0.30
0.00
0.20
滴定后读数/mL
20.08
20.30
20.80
20.22
依据滴定结果,则该苛性钠样品中NaOH的质量分数为____%(保留2位有效数字)。
(3)下列操作会造成测定结果偏低的是________(填序号)。
A.酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
B.酸式滴定管水洗后未用标准盐酸润洗
C.滴定前平视读数,滴定后俯视读数
D.锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液润洗
II.室温下,向20.00 mL未知浓度的二元酸中,逐滴加入的NaOH溶液,滴入的与溶液中微粒的摩尔分数、溶液pH的关系如图所示。
(4)表示的曲线是_______(填序号)。
(5)若用酚酞作指示剂,当滴加最后半滴NaOH溶液时,观察到___________现象时,视为滴定终点。
(6)二元酸的浓度为______。
命题点1:水的电离平衡及其影响因素
【针对练习1】(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)将浓度为0.1mol·L-1HF溶液加水不断稀释,下列各式的数值随加水量的增加而增大的是
A. B.Ka(HF) C. D.
【针对练习2】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)改变下列条件可以促进水的电离的是
A.通入 B.加入 C.加 D.降低温度
【针对练习3】(24-25高二上·重庆九龙坡·期末)水利万物而不争,水蕴含着丰富的文化和科学内涵,探究水的行为有重要意义。下列说法错误的是
A.将水加热,Kw增大,pH减小,但仍呈中性
B.向水中加入少量金属钠,水的电离平衡正向移动,c(OH-)增大
C.向水中加入氨水,水的电离受到抑制,c(OH-)降低
D.相同温度下,pH相同的NaOH溶液和氨水,水的电离程度相同
命题点2:与水的电离平衡有关的图像分析
【针对练习4】(26-27高二上·四川成都·阶段检测)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法错误的是
A.图中四点的关系:
B.图中三点对应关系:,E点溶液显碱性
C.若从C点到D点,可采用:降低水的温度并加入少量稀盐酸
D.若处在B点所在的温度,将的盐酸与的的两种溶液混合,混合溶液,则与盐酸的体积比为2∶9
【针对练习5】(26-27高二上·江西宜春·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且pOH=-lgc(OH-)。下列说法正确的是
A.各点对应的水的离子积:
B.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)显中性溶液的pH=7
C.向d点纯水中通入少量NaHSO4,其组成由d点沿cde曲线向c点移动
D.加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移
【针对练习6】(26-27高二上·山东日照·阶段检测)某温度下的溶液中,,x与y的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)该温度___________(填“大于”“小于”),图中b点溶液呈___________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)该温度下,若溶液中由水电离出的,则该溶液的___________。
(3)该温度下,的溶液和的盐酸等体积混合后,溶液呈___________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(4)该温度下,将的溶液与的溶液混合(混合体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的,则___________。
(5)除了用pH外,科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:。则该温度下,盐酸的酸度___________。
命题点3:溶液酸碱性的判断及pH的计算
【针对练习7】(25-26高二上·湖北武汉·期中)常温下,下列各组离子一定能大量共存的是
A.由水电离产生的的溶液中:、、、
B.的溶液:、、、
C.使甲基橙显红色的溶液中:、、、
D.无色透明的溶液中:、、、
【针对练习8】(25-26高二下·云南曲靖·期中)常温下,下列溶液中c(H+)最大的是
A.pH=2的盐酸 B.0.1mol·L-1的醋酸
C.0.01mol·L-1的硫酸 D.0.1mol·L-1的NaOH溶液
【针对练习9】(26-27高二上·山东日照·阶段检测)电离常数是电离平衡的平衡常数,描述了一定温度下,弱电解质的电离能力。,几种弱电解质的电离常数如下表:
或
;
;
(1)的电离常数表达式___________________________。
(2)请写出的电离方程式:___________________________。
(3)溶液和溶液反应的主要离子方程式为___________________________。
(4),氨水的浓度为,溶液中的________。将通入该氨水中,当溶液中降至时,溶液中________。
(5)已知某些电解质分子的中心原子最外层电子未达饱和结构,其电离采取结合溶液中其它离子使中心原子最外层达到饱和结构的形式,如硼酸在水中的电离可用方程式表示为:
,则硼酸为________元酸,时,的硼酸水溶液pH为5.1,则由水电离出的浓度为________。
命题点4:溶液稀释或混合后pH的计算
【针对练习10】(26-27高二上·四川泸州·阶段检测)关于体积相同、的盐酸和醋酸两种溶液,下列说法不正确的是
A.醋酸的浓度远大于盐酸
B.与足量的锌粉反应,醋酸产生的氢气更多
C.与锌粉反应的初始速率相同
D.将两种溶液分别稀释倍后,盐酸的小于醋酸的
【针对练习11】(26-27高二上·安徽安庆·阶段检测)将等pH、等体积的CH3COOH和HNO2溶液分别加水稀释,溶液pH随加水稀释倍数的变化如图所示。下列说法正确的是
已知:
A.导电能力:a<b<c
B.
C.未稀释的两种酸分别和足量的锌粒反应,相同条件下产生氢气的体积相等
D.c、d两点的溶液分别与NaOH恰好中和,消耗NaOH物质的量:c<d
【针对练习12】(24-25高二上·湖南株洲·阶段检测)回答下列问题。
(1)25℃时,某NaCl溶液中c(Cl-)=1×10-4mol/L,则该溶液中c(Na+):c(OH-)=_______。
(2)25℃时,将0.1 mol/L NaOH溶液与0.06mol/L的H2SO4溶液等体积混合(忽略混合后体积的变化),求所得溶液的pH=______。
(3)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,
①则该温度下水的Kw=_______________。
②在该温度下测得某溶液pH=3,则该溶液中c(H+):c(OH-)=________。
③该温度下将pH=2的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合,pH=______________。
(4)纯水中c(H+ )=5.0×10-7mol/L,则此时纯水中的c(OH-)=_______________;若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+)=5.0×10-3mol/L,则c(OH-) =_______________;在该温度时,往水中滴入NaOH溶液,溶液中的c(OH-)=5.0×10-2mol/L,则溶液中c(H+)=___________。
命题点5:酸碱中和滴定及其他滴定的应用
【针对练习13】(26-27高二上·海南海口·阶段检测)滴定实验是化学学科中重要的定量实验。用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度。准确称量5.0 g含有少量易溶杂质的样品(杂质不与盐酸反应),配制成1 L待测溶液。
(1)用滴定管量取20.00 mL待测液,放入锥形瓶中。
用标准盐酸滴定待测液,以甲基橙作指示剂。
①取用标准溶液滴定前需排放装有盐酸溶液的滴定管尖嘴处的气泡,其正确的图示为__________(填选项字母)。
A. B. C. D.
②滴定过程中,眼睛应注视____________________________;
③滴定达到终点的标志是_______________________________。
(2)实验数据记录如下表:标准盐酸溶液开始时读数及恰好反应时的读数见表。
实验编号
待测溶液体积(mL)
滴定开始读数(mL)
滴定结束读数(mL)
①
20.00
0.50
20.76
②
20.00
0.20
22.52
③
20.00
2.30
22.52
④
20.00
0.00
20.24
计算该烧碱样品的纯度为_________________。
(3)下列操作会使所测结果偏高的是 _________。
A.滴定前用蒸馏水冲洗锥形瓶
B.滴定过程中振荡锥形瓶时不慎将瓶内溶液溅出
C.滴定过程中不慎将数滴酸液滴在锥形瓶外
D.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
E.用滴定管取待测液时未用待测液润洗碱式滴定管
【针对练习14】(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)定量分析是化学实验中重要的组成部分,其中酸碱中和滴定、氧化还原滴定在科研和工业生产中都应用广泛。
I、某学生用 溶液滴定未知浓度的醋酸溶液,其操作有如下几步:
①用标准溶液润洗滴定管2~3次,用待测液润洗锥形瓶2~3次;
②取NaOH标准溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2~3mL;
③把盛有标准溶液的滴定管固定好,调节液面使滴定管尖嘴充满溶液;
④调节液面至0刻度或0刻度以下,记下读数:
⑤移取20.00mL待测的醋酸溶液注入洁净的锥形瓶,并加入2~3mL指示剂;
⑥把锥形瓶放在滴定管下面,用标准NaOH溶液滴定,双目注视滴定管液面滴定至终点;
⑦记下滴定管液面的刻度,重复进行三次。
(1)以上操作中有错误的是___________(填序号)。
Ⅱ.草酸钠(Na2C2O4)溶液常用作氧化还原滴定的标准液,实验室欲配制250mL0.10 mol/L的Na2C2O4标准液测定某高锰酸钾样品的纯度。
步骤Ⅰ:称取2.0 g高锰酸钾样品,配成100 mL溶液,取20 mL溶液于锥形瓶中,并加入少量硫酸酸化。
步骤Ⅱ:用配制的Na2C2O4标准液进行滴定,平行滴定三次,每次的起始读数都为0.00 mL,记录消耗Na2C2O4溶液的体积如下表:
第1次
第2次
第3次
消耗Na2C2O4溶液的体积/mL
39.80
36.75
40.20
(2)在规格为50.00 mL的滴定管中,第三次滴定中Na2C2O4标准液读数为40.20 mL,此时滴定管中剩余标准液的实际体积___________(填选项字母)。
A.40.20 mL B.大于40.20 mL C.9.80 mL D.大于9.80 mL
(3)该滴定过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是________________________。判断滴定达到终点的现象是__________________________________________________。
(4)平均消耗Na2C2O4溶液的体积为___________mL,样品中KMnO4的质量分数为___________。
(5)下列操作会使测得的样品中KMnO4的质量分数偏高的是_________________(填选项字母)。
A.用蒸馏水洗涤酸式滴定管后,立即注入KMnO4溶液至“0”刻度线以上
B.称取的Na2C2O4固体已部分潮解
C.移取20.00 mL待测液注入有少量蒸馏水的锥形瓶
D.滴定结束时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
E.滴定结束时,俯视滴定管进行读数
F.装标准液的滴定管滴定前无气泡,滴定结束时,尖嘴部分出现气泡
【针对练习15】(26-27高二上·四川绵阳·阶段检测)回答下列问题:
(1)已知:时,的,为了测定一元酸溶液的浓度,现用______(填仪器名称)取溶液于锥形瓶中,用的标准溶液滴定:
①滴定结束时,滴定管中的液面如右图所示,则终点读数为___________mL。
②某同学4次实验,数据记录如下表:
实验序号
待测溶液体积/mL
的体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
溶液的体积
1
25.00
0.00
12.49
2
25.00
0.56
14.56
3
25.00
0.22
12.73
4
25.00
0.21
12.71
该同学实验测出_________mol/L。
③下列操作中可能使所测溶液的浓度数值偏高的是_________(填字母)。
A.选用甲基橙作指示剂
B.用待测液润洗锥形瓶
C.酸式滴定管未润洗
D.实验结束,一滴标准溶液悬挂在碱式滴定管尖嘴上
E.配制标准溶液时,称取的固体已发生潮解
F.读取溶液体积时,开始正确读数,滴定结束时俯视读数
(2)滴定法是一种常见的定量实验分析法,常见的滴定除了有酸碱中和滴定,还有氧化还原滴定。某实验小组用碘氧化法滴定分析产品中的质量分数。[已知:的摩尔质量为190 g/mol]
已知。准确称取m g该样品于锥形瓶中,用适量浓盐酸溶解,______作指示剂,并用c mol/L的碘标准溶液滴定,当_________时,说明达到滴定终点,消耗20.00 mL碘标准液,则产品中的质量分数为________%(用m、c的代数式表示),若仪器精准、操作正确,发现测定结果总是偏低,则可能的原因是__________。
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$
第7讲 水的电离和溶液的pH
考点1:水的电离与水的离子积常数
1.水的电离
水是极弱的电解质,水的电离方程式为H2O+H2OH3O++OH-或简写为H2OH++OH-。25 ℃时,纯水中c(H+)=c(OH-)=1×10-7_mol·L-1;任何水溶液中,由水电离出的c(H+)与c(OH-)都相等。
特点:
2.水的离子积常数
①Kw揭示了在任何水溶液中均存在水的电离平衡,H+和OH-共存,只是相对含量不同而已。
②水的电离是吸热过程,所以温度升高,有利于水的电离,Kw增大,如100 ℃,Kw=5.5×10-13。但是在室温下,Kw为1.0×10-14。
③Kw不仅适用于纯水,还适用于酸、碱的稀溶液,且由水电离的c水(H+)=c水(OH-)。此时,水溶液中水的离子积常数不变。
3.外界条件对水的电离平衡的影响
条件改变
平衡移动
溶液中的
水电离的
溶液的酸碱性
Kw
c(H+)
c(OH-)
c(H+)
c(OH-)
促进水的电离
升高温度
向右
增大
增大
增大
增大
中性
变大
加钠
向右
减小
增大
增大
增大
碱性
不变
电解NaCl
向右
减小
增大
增大
增大
碱性
不变
电解CuSO4
向右
增大
减小
增大
增大
酸性
不变
加NH4Cl
向右
增大
减小
增大
增大
酸性
不变
加Na2CO3
向右
减小
增大
增大
增大
碱性
不变
抑制水的电离
加入酸
向左
增大
减小
减小
减小
酸性
不变
加入碱
向左
减小
增大
减小
减小
碱性
不变
降低温度
向左
减小
减小
减小
减小
中性
变小
4.水的电离平衡曲线分析
图像
从面的角度——水的离子积
横纵坐标为反比例函数关系,c(H+) ·c(OH-)=Kw
从线的角度——温度关系和溶液酸碱性
①T1、T2对应线为等温线,每条线上各点对应的离子积相等;升高温度,水的电离程度增大,水的离子积增大,则T2>T1。
②ab线为中性溶液线,ab线上c(H+)=c(OH-),溶液呈中性,ab线上方c(H+)<c(OH-),溶液呈碱性,ab线下方c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性。
从点的角度——条件改变
①同一等温线上点的变化,离子积常数不变,即c(H+)·c(OH-)不变,c(H+)和c(OH-)之间为反比例关系,可以通过加入酸、碱、盐,如a→d,可以加入HCl等酸或加入AlCl3等强酸弱碱盐。
②不同等温线上点的变化,离子积常数不同,即温度不同。若在ab线上,只能通过改变温度,例如a→b,通过升高温度即可实现;若不在ab线上,应先改变温度,再加入酸、碱、盐,例如a→e,应先升高温度,再加入NaOH等碱或CH3COONa等强碱弱酸盐。
5.水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
先定性
根据水的电离平衡影响规律——酸碱抑制,弱盐促进,常温下酸或碱溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)小于10-7mol·L-1,含有弱酸根离子或弱碱阳离子的盐溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)大于10-7mol·L-1。
后定量
①pH=a(a<7)的酸溶液中c(H+)=10-amol·L-1主要由酸电离提供,溶液中c(OH-)=10a-14mol·L-1由水电离提供;
②pH=a(a>7)的碱溶液中c(OH-)=10a-14mol·L-1主要由碱电离提供,c(H+)=10-amol·L-1由水电离提供;
③能水解的盐溶液中c(H+)、c(OH-)都是由水电离提供。若pH=a(a<7),由水电离出c(H+)=c(OH-)=10-amol·L-1,若pH=a(a>7),由水电离出c(H+)=c(OH-)=10a-14mol·L-1
【典例1】(26-27高二上·北京东城·阶段检测)已知在室温时纯水中存在电离平衡,下列叙述正确的是
A.向水中加入少量NaCl,由水电离出的
B.升高温度,水的电离程度增大,增大,,溶液显酸性
C.向水中通入HCl气体,平衡逆向移动,水的电离受到抑制,降低
D.向水中加入大量水,水浓度增大促进水的电离
【答案】A
【详解】A.为强酸强碱盐,既不电离出或,也不发生水解,不影响水的电离平衡,室温下由水电离出的,A正确;
B.水的电离为吸热过程,升高温度电离程度增大,增大,,但水电离出的,溶液仍显中性,B错误;
C.向水中通入气体,电离出大量,使水的电离平衡逆向移动,水的电离被抑制,最终溶液中升高,C错误;
D.水为纯液体,浓度视为常数,加入大量水水的浓度不变,不会促进水的电离,D错误;
故选A。
【典例2】(26-27高二上·辽宁沈阳·阶段检测)关于水的电离 H2O⇌H++OH- ΔH>0,下列叙述正确的是
A.升高温度,水的离子积 Kw减小
B.向水中加入少量 NaOH 固体,水的电离程度增大
C.向水中通入 HCl,c(H+) 增大,Kw不变
D.将水加热至 100℃,pH=7,呈中性
【答案】C
【详解】A.水的电离为吸热过程,升高温度,电离平衡正向移动,、均增大,离子积增大,A错误;
B.向水中加入少量固体,溶液中增大,水的电离平衡逆向移动,电离程度减小,B错误;
C.向水中通入,完全电离使增大,仅与温度有关,温度不变则不变,C正确;
D.将水加热至,水的电离程度增大,,中性时,,D错误;
故选C。
【典例3】(26-27高二上·浙江嘉兴·阶段检测)常温下,某HAc溶液的pH=4,下列说法正确的是
A.c(HAc)=10-4 mol·L-1
B.由水电离出的c(H+)=10-10 mol·L-1
C.由水电离出的c(OH-)=10-4 mol·L-1
D.加入一定量NaOH(s),溶液呈碱性
【答案】B
【详解】A.HAc(醋酸)是弱电解质,在溶液中仅部分电离,pH=4说明溶液中总,其中只有大部分来自HAc电离,因此HAc的初始浓度远大于,A错误;
B.酸溶液中的全部来自水的电离,常温下溶液中,pH=4的溶液中,即水电离出的;而水电离出的和水电离出的始终相等,因此水电离出的,B正确;
C.酸溶液中的全部来自水的电离,常温下溶液中,pH=4的溶液中,即水电离出的,C错误;
D.因为NaOH固体和HAc的量都不确定,所以溶液可以呈酸性、中性或碱性,不一定显碱性,D错误;
故选B。
【典例4】(24-25高二上·陕西渭南·期末)在水的电离平衡中,和的关系如图所示:
下列说法正确的是
A.图中温度
B.AB连线上任意点的溶液均显中性
C.B点溶液的,显酸性
D.图中A、B、D三点处的大小关系:
【答案】B
【详解】A.水的电离为吸热过程,温度越高越大,由图可知对应更大,故,A错误;
B.AB连线上任意点均满足,符合溶液显中性的判定标准,B正确;
C.B点溶液,虽然,但溶液仍显中性,C错误;
D.仅与温度有关,温度越高越大,A、D在同一温度曲线上,二者相等,故的大小关系为,D错误;
故选B。
考点2:溶液的酸碱性与pH
1.溶液呈酸碱性的本质
溶液的酸碱性取决于c(H+)和c(OH-)的相对大小
溶液的酸碱性
本质
25℃
c(H+)与c(OH-)比较
c(H+)
酸性溶液
c(H+)>c(OH-)
>10-7 mol·L-1
中性溶液
c(H+)=c(OH-)
=10-7 mol·L-1
碱性溶液
c(H+)<c(OH-)
<10-7 mol·L-1
2.溶液酸碱性的一种表示——pH
pH计算公式:pH=-lg_c(H+)。
溶液的pH与c(H+)及酸碱性的关系
意义
pH越大,溶液的碱性越强;pH越小,溶液的酸性越强
溶液酸碱性与pH的关系(常温下)
pH<7,为酸性溶液;pH=7,为中性溶液;pH>7,为碱性溶液
适用范围
1×10-14 mol·L-1<c(H+)<1 mol·L-1
溶液酸碱性与pH关系的理解
①当c(H+)或c(OH-)大于1 mol· L-1时,通常用c(H+)或c(OH-)直接表示溶液酸碱性;当c(H+)或c(OH-)小于或等于1mol·L-1时,通常用pH表示溶液酸碱性。因此,常温下,pH=0的溶液不是酸性最强的溶液,pH=14的溶液也不是碱性最强的溶液。
②判断溶液的酸碱性不能根据c(H+)和c(OH-)绝对大小,而应比较二者相对大小(不受温度影响)。如:常温下,比较pH与7[或c(H+)与10-7mol·L-1]可判断溶液的酸碱性,但在不指明温度的情况下,pH=7[或c(H+)=10-7 mol·L-1]的溶液不一定呈中性。
3.溶液酸碱性的测定方法
pH试纸测定
操作
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
类别
广泛pH试纸:其pH范围是1~14(最常用),可以识别的pH差约为1
精密pH试纸:可判别0.2或0.3的pH差值
专用pH试纸:用于酸性、中性或碱性溶液的专用pH试纸
pH计测量
pH计也叫酸度计,该仪器可精密测量溶液的pH。其量程为0~14
①不能把试纸放在待测液中测定。
②pH试纸使用前不能用蒸馏水润湿,使用pH试纸测溶液pH时用蒸馏水润湿相当于将待测液稀释,测定的pH不准确。
③不能用pH试纸测定“漂白性”溶液的pH,如NaClO溶液、氯水,应选择pH计测定溶液的pH。
④使用广泛pH试纸测溶液的pH,读数只读取整数,如pH=2,而不会是2.1、2.5等小数值,使用范围为0~14。
4.溶液酸碱性的另外一种表示——pOH
①pOH=-lgc(OH-)
②常温下:pH+pOH=14
5.溶液酸碱性的判断
溶液呈酸性、碱性还是中性,应看c(H+)和c(OH-)的相对大小,判断溶液酸碱性的依据主要以下几点:
判据1:在25℃时的溶液中
c(H+)>1×10-7 mol/L 溶液呈酸性,且c(H+)越大,酸性越强
c(H+)=1×10-7 mol/L 溶液呈中性
c(H+)<1×10-7 mol/L 溶液呈碱性,且c(OH-)越大,碱性越强
判据2:在25℃时的溶液中
pH<7 溶液呈酸性,且pH越小,酸性越强
pH=7 溶液呈中性
pH>7 溶液呈碱性,且pH越大,碱性越强
判据3:在任意温度下的溶液中
(1)根据c(H+)和c(OH-)的相对大小进行判断
c(H+)>c(OH-),或c(H+)> mol·L-1,呈酸性;
c(H+)=c(OH-),或c(H+)= mol·L-1,呈中性;
c(H+)<c(OH-),或c(H+)< mol·L-1,呈碱性。
(2)根据pH、pOH、p进行判断
pH<p<pOH,呈酸性;
pH=pOH=p,呈中性;
pOH<p<pH,呈碱性。
其中:pOH=-lgc(OH-),p=-lg,pH+pOH=2p
判据4:混合溶液酸碱性的判断方法
(1)等浓度等体积一元酸与一元碱溶液的混合——“谁强显谁性,同强显中性”。
(2)常温下,等体积、pH之和等于14的一强一弱的酸与碱混合溶液——“谁弱谁过量,谁弱显谁性”。
(3)强酸、强碱等体积混合(常温下)
①pH之和等于14呈中性;②pH之和小于14呈酸性;③pH之和大于14呈碱性。
【典例5】(25-26高二上·四川眉山·阶段检测)以下说法正确的是
A.用蒸馏水润湿过的pH试纸测某溶液的pH值,所测结果一定会偏低
B.用广范pH试纸测得某溶液的pH为3.45
C.温度一定时,水的电离常数与水的离子积常数相等
D.任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)一定相等
【答案】D
【详解】A.若待测液为酸性溶液,润湿试纸会稀释溶液使测得偏高;若为中性溶液,测得不变,仅碱性溶液时结果偏低,因此所测结果不一定偏低,A错误;
B.广范试纸的测量精度为整数,无法得到3.45的测量结果,B错误;
C.水的电离常数,水的离子积常数,二者相差水的浓度项,温度一定时数值不相等,C错误;
D.水自身存在电离平衡,因此任何水溶液中均存在和,且由水电离出的和一定相等,D正确;
故选D。
【典例6】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)下列在指定溶液中的各组离子,一定能够大量共存的是
A.无色溶液中:、、、
B.甲基橙溶液呈黄色的溶液中:、、、
C.的溶液中:、、、
D.由水电离出的的溶液中:、、、
【答案】C
【详解】A.含的溶液呈黄色,与无色溶液不相符,A错误;
B.甲基橙溶液呈黄色的溶液可能显碱性、酸性、中性,若酸性则无法大量共存,B错误;
C.的溶液呈酸性,、、、各离子在酸性条件下相互不反应,能大量共存,C正确;
D.由水电离出的的溶液可能呈强酸性也可能呈强碱性,无论强酸性还是强碱性,均不能大量存在,D错误;
故选C。
【典例7】(25-26高二上·内蒙古鄂尔多斯·期末)下列关于溶液酸碱性的说法正确的是
A.溶液中若,则,溶液显酸性
B.时,的氨水和的等体积混合,所得溶液的
C.常温下,能使甲基橙指示剂变黄的溶液一定呈中性或碱性
D.常温下,的溶液中:可大量共存
【答案】B
【详解】A.水的离子积随温度升高而增大,如100 ℃时中性溶液,但,溶液呈中性,因此不能推出,A错误;
B.时的中,的氨水为弱电解质溶液,氨水实际浓度远大于,等体积混合后氨水过量,溶液呈碱性,,B正确;
C.甲基橙的变色范围为,时甲基橙即可变黄,常温下在之间的酸性溶液也能使甲基橙变黄,不一定为中性或碱性,C错误;
D.常温下,说明水的电离被抑制,溶液为强酸性或强碱性,强酸性条件下会氧化,强碱性条件下会生成氢氧化物沉淀,离子不能大量共存,D错误;
故选B。
【典例8】(26-27高二上·广东汕头·阶段检测)常温下,将一定质量的冰醋酸加水稀释过程中,溶液导电能力的变化如图所示。
已知:常温下,醋酸的电离常数Ka=1.75×10−5。
回答下列问题:
(1)a、b、c三点对应的溶液中,水的电离程度最大的是___________。
(2)升高温度,醋酸的电离常数Ka___________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
(3)在c点加入固体CH3COONa,溶液的导电能力___________,再次达到平衡时,c(CH3COO−)___________。
(4)当=175时,溶液pH=___________。
【答案】(1)c
(2)增大
(3) 增大 增大
(4)7
【详解】(1)醋酸电离产生的H⁺会抑制水的电离,溶液中H⁺浓度越小,对水的电离的抑制作用越弱,水的电离程度越大,c点H⁺浓度最小,故水的电离程度最大
(2)醋酸的电离是吸热过程,升高温度,平衡正向移动,电离平衡常数增大。
(3)加入固体CH3COONa,c(CH3COO-)增大,溶液中离子浓度增大,导电能力增大,平衡逆向移动,氢离子浓度减小,再次平衡时c(CH3COO-)增大;
(4),,pH=7。
考点3:酸碱溶液稀释或混合后pH的变化
1.单一溶液pH的计算
溶液类型
相关计算
强酸(HnA)溶液
c(HnA) =c mol·L-1则c(H+) = nc mol·L-1,pH = -lg c(H+) = -lg nc
强碱[B(OH)m]溶液
c[B(OH)m]=c mol·L-1,则c(OH-) = mc mol·L-1,
c(H+)=,pH = -lg c(H+) =14+lg mc
在计算多元强酸(碱)溶液的pH时,要正确把握其“元”、c(酸)[c(碱)]、c(H+)[c(OH-)]之间的关系。例如室温时,0.01mol· L-1稀硫酸的pH=-lg 0.02=2-lg2;pH=2的稀硫酸中c(H2SO4)=0.005 mol·L-1。
2.混合溶液pH的计算
设酸溶液中c(H+)或碱溶液中c(OH-)分别为c1、c2,溶液体积分别为V1、V2。
溶液类型
相关计算
两种强酸溶液混合
c(H+)=
两种强碱溶液混合
c(OH-)=
强酸、强碱混合
恰好完全反应
pH=7(25℃)
酸过量
c(H+)=
碱过量
c(OH-)=
①上述表中计算时,忽略两溶液混合时体积的变化,即混合溶液的总体积等于两溶液的体积之和。
②两种强酸等体积混合时,若二者pH之差≥2,则pH混≈pH小+ 0.3;两种强碱等体积混合时,若二者pH之差≥2,则pH混≈pH大- 0.3。
例如,室温时,pH=3和pH=5的盐酸等体积混合,c(H+)=mol· L-1,此时pH≈-lg=3+lg2≈3+0.3=3.3
室温时,pH=10和pH=12的NaOH溶液等体积混合,pH≈-lg(2×10-12)=12-lg2≈12-0.3=11.7
3.酸、碱溶液稀释时pH的计算
溶液
稀释10n倍
无限稀释
酸溶液(pH=a)
强酸
pH=a+n(且pH<7)
此时考虑水的电离,pH只能接近7(略小于7)
弱酸
a<pH<a+n(且pH<7)
碱溶液(pH=b)
强碱
pH=b-n(且pH>7)
此时考虑水的电离,pH只能接近7(略大于7)
弱碱
b>pH>b-n(且pH>7)
酸碱溶液稀释时pH的变化可用数轴表示
①强酸、弱酸溶液的稀释:
②强碱、弱碱溶液的稀释:
4.酸(或碱)溶液稀释变化图像
对于pH相同的强酸和弱酸(或强碱和弱碱)溶液稀释相同的倍数,强酸(或强碱)溶液的pH变化幅度大(如图所示)。这是因为强酸(或强碱)已完全电离,随着加水稀释,溶液中H+(或OH-)物质的量(水电离的除外)不会增多,而弱酸(或弱碱)随着加水稀释,电离程度增大,H+(或OH-)物质的量会不断增多。
【典例9】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)常温下,下列关于溶液稀释或混合的说法错误的是
A.将的稀盐酸与的溶液混合,若所得溶液呈中性且,则
B.等浓度的溶液与溶液按体积比2∶1混合,所得溶液
C.将的溶液稀释为,所得溶液
D.与的溶液等体积混合,所得溶液
【答案】B
【分析】常温下酸碱溶液稀释、混合,pH计算的核心依据是常温下。
【详解】A.稀盐酸中,溶液中,溶液呈中性时,即,代入,可得,A正确;
B.仅说明两种溶液浓度相等,但未给出具体浓度数值,无法计算混合后剩余的浓度,也就不能确定溶液,B错误;
C.原中,稀释为2L后,,,C正确;
D.两种强碱等体积混合,先算,常温下,,D正确;
故选B。
【典例10】(24-25高二上·河南南阳·期末)室温下,四种溶液:①的氨水 ②的氢氧化钠溶液 ③的醋酸 ④的盐酸,下列说法错误的是
A.将溶液①、④等体积混合,所得溶液显碱性
B.向溶液③、④中分别加入适量的醋酸钠晶体后,两种溶液的pH均增大
C.分别取1mL稀释至10mL,四种溶液的pH:②>①>④>③
D.将aL溶液②和bL溶液④混合后,混合时体积变化忽略不计,若所得溶液pH=4,则
【答案】C
【分析】室温下,pH相同的氨水与氢氧化钠溶液中氢氧根离子浓度相等,pH相同的醋酸与盐酸中氢离子浓度相等,但氨水、醋酸属于弱电解质,仅发生部分电离,因此它们的溶质实际浓度远高于同pH的强碱、强酸,据此解答。
【详解】A.溶液①、④等体积混合,由于氨水的浓度大于盐酸,所以氨水过量,因此混合之后溶液呈碱性,A正确;
B.醋酸溶液中存在电离平衡:,醋酸钠溶于水后,使醋酸的电离向逆反应方向移动,c(H+)减小,pH增大;盐酸会与醋酸钠反应生成醋酸,变成弱电解质,c(H+)减小,pH增大,B正确;
C.②NaOH(强碱):稀释10倍,OH-浓度变为原来,pH=10,①氨水(弱碱):稀释促进电离,会额外电离出OH-,10<pH<11,所以pH:①>②;④盐酸(强酸):稀释10倍,H+浓度变为原来,pH=4,③醋酸(弱酸):稀释促进电离,额外电离H+,3<pH<4,酸性:③>④,pH:④>③;所以pH顺序:①>②>④>③,C错误;
D.a L②(NaOH)与b L④(盐酸)混合,pH=4,,,,酸过量:,,D正确;
故选C。
【典例11】(26-27高二上·江苏常州·阶段检测)已知常温时HClO的,HF的。现将pH和体积都相同的HClO溶液和HF溶液分别加蒸馏水稀释,pH随溶液体积的变化如图所示,下列叙述正确的是
A.曲线I为HClO溶液稀释时的pH变化曲线
B.取a点对应的两种酸溶液,中和相同体积、相同浓度的NaOH溶液,消耗HF溶液的体积较小
C.b点对应溶液中水的电离程度比c点对应溶液中水的电离程度小
D.从b点到d点,溶液中保持不变(HR代表HClO或HF)
【答案】D
【分析】由电离常数可知酸性,相同的弱酸稀释时,酸性越强升高幅度越大,因此曲线I为稀释时的变化曲线,曲线Ⅱ为稀释时的变化曲线,由此解答;
【详解】A.由分析可知,曲线I为稀释时的变化曲线,A错误;
B.a点两种酸相同,因酸性更强,则,中和相同物质的量的时需要相等,由可知消耗的体积更大,B错误;
C.酸电离出的抑制水的电离,b点pH大于c点,说明b点更小,对水的电离抑制程度更弱,故b点水的电离程度比c点大,C错误;
D.对该比值变形可得:,和均只与温度有关,稀释过程温度不变,故该比值保持不变,D正确;
故选D。
【典例12】(25-26高二上·陕西西安·阶段检测)室温下,求下列溶液的pH:(已知lg2=0.3)
(1)某H2SO4溶液的浓度是0.005 mol·L-1
①此溶液的pH为________。
②用水稀释到原来体积的100倍,pH为________。
(2)pH=3的盐酸与pH=5的硫酸等体积混合,pH为________。
(3)pH=12的NaOH溶液和pH=4的HCl溶液等体积混合,pH为________。
(4)某温度(T℃)时,测得0.01 mol·L-1NaOH溶液的pH=11,则该温度下水的Kw=____________。在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的H2SO4溶液Vb L混合。若所得混合液为中性且a=11,b=3,Va:Vb=_____________。
【答案】(1) 2 4
(2)3.3
(3)11.7
(4) 1×10-13 1:10
【详解】(1)①为二元强酸,完全电离,,代入公式得。
②稀释100倍后,计算得。
(2)两强酸等体积混合,的浓度远小于可近似忽略,混合后,。
(3)室温下, pH=12的NaOH溶液,pH=4的HCl溶液,等体积混合后碱过量: ,室温下,则,。
(4)该温度下溶液中,则,。混合为中性时碱中与酸中相等,的中,的中,代入得,故。
考点4:酸碱中和滴定
1.酸碱中和滴定
概念
依据中和反应,用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的方法
原理
以HCl溶液为标准液,滴定待测液NaOH溶液为例: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(测)=
关键
①准确测定待测液NaOH溶液的体积。
②选择合适的指示剂,准确判断滴定的终点。
滴定操作
主要仪器
①精确度是百分之一,即可精确到0.01 mL。
②读数时,视线、刻度、液面的凹面最低点在同一水平线上。
③滴定管洗净后必须待装液润洗,而锥形瓶则不能用待盛液润洗。
酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶、大烧杯
试剂
①待测液(NaOH溶液);②标准液(标准液HCl溶液);③指示剂(一般用酚酞或甲基橙,一般不用石蕊,颜色改变不明显)
滴定前准备
锥形瓶:洗涤→装待测液→记体积→加指示剂
滴定
终点判断
滴入最后一滴HCl溶液时,溶液由黄色变成橙色,且半分钟内不恢复原来的颜色停止滴定,并记录HCl溶液的体积,重复上述操作2~3次
数据处理
为减少实验误差,重复实验2~3次,求出所用标准溶液体积的平均值,然后再计算待测液的物质的量浓度。如:求出消耗HCl溶液的平均值(若三次滴定分分别消耗盐酸的体积为20.02 mL、19.98 mL、23.00 mL,则23.00 mL与其他数据相差较大,要舍去),根据原理进行计算
2.常见酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围和pH
石蕊
甲基橙
酚酞
3.酸碱指示剂的选用及滴定终点颜色变化
滴定种类
选用的指示剂
滴定终点
指示剂用量
滴定终点判断标准
强酸滴定强碱
甲基橙
黄色→橙色
2~3滴
滴入最后半滴标准液,指示剂恰好变色且半分钟内不恢复原色,即认为达到滴定终点
酚酞
粉红色→无色
强酸滴定弱碱
甲基橙
黄色→橙色
强碱滴定强酸
甲基橙
红色→黄色
酚酞
无色→粉红色
强碱滴定弱酸
酚酞
无色→粉红色
①中和滴定中,由于强酸(碱)与弱碱(酸)恰好完全反应时,生成的盐溶液呈酸(碱)性,为减小滴定误差,显碱性的选酚酞,显酸性的选甲基橙。
②并不是所有的滴定都必须另加指示剂,一些有色的反应物溶液本身可作为指示剂,如氧化还原滴定中,用Na2SO3标准溶液滴定KMnO4溶液时,KMnO4溶液颜色褪去且半分钟内不恢复原色时即为滴定终点。
③指示剂本身多为弱酸或弱碱,不宜多加。
4.酸碱中和滴定误差分析
以标准盐酸滴定NaOH溶液为例,根据中和滴定原理,分析所产生的误差:
操作不当
具 体 内 容
误差
仪器洗涤
1
酸式滴定管未用HCl润洗
偏高
2
碱式滴定管未用NaOH润洗
偏低
3
锥形瓶用NaOH润洗
偏高
4
锥形瓶用蒸馏水洗后未干燥
不变
气泡处理
5
滴定前有气泡滴定后无气泡
偏高
6
滴定前无气泡滴定有无气泡
偏低
滴定过程
7
HCl漏滴出锥形瓶外
偏高
8
振荡时瓶内溶液溅出
偏低
读数方法
9
滴定前仰视,滴定后平视
偏低
10
滴定前平视,滴定后仰视
偏高
11
滴定前俯视,滴定后仰视
偏高
12
滴定前仰视,滴定后俯视
偏低
其他
13
滴HCl终点时尖咀悬一滴溶液
偏高
14
指示剂变色即停止滴定
偏低
15
滴定结束立即读数
偏高
16
锥形瓶中待测液加水稀释
无影响
17
一滴标准液附在锥形瓶壁上未流下
偏高
5.图示强酸与强碱滴定过程中pH曲线
以0.100 0 mol·L-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 盐酸为例
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
6.滴定原理拓展应用
(1)氧化还原反应滴定原理应用
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。
试剂
①常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、K2Cr2O7等
②常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等
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,可溶性淀粉溶液遇碘变蓝
③自身指示剂,如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时,滴定终点为溶液由无色变为浅红色
(2)实例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液/H2O2溶液
原理
2MnO4-+6H++5H2C2O4===10CO2↑+2Mn2++8H2O
2MnO4-+5H2O2+6H+===2Mn2++5O2↑+ 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
当滴入最后半滴酸性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酸性K2Cr2O7溶液滴定Fe2+溶液
原理
6Fe2++Cr2O72-+14H+===6Fe3++2Cr3++7H2O
指示剂
二苯胺磺酸钠(无色变为红紫色)
终点判断
当滴入最后半滴酸性K2Cr2O7溶液后,溶液由无色变红紫色,且半分钟内不褪色,说明到达滴定终点
③Na2S2O3溶液滴定碘液
原理
2Na2S2O3+I2===Na2S4O6+2NaI
指示剂
用淀粉作指示剂
终点判断
当滴入最后半滴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
(3)沉淀滴定原理及其应用
概念
沉淀滴定是利用沉淀反应进行滴定、测量分析的方法。生成沉淀的反应很多,但符合条件的却很少,实际上应用最多的是银量法,即利用Ag+与卤素离子的反应来测定Cl-、Br-、I-浓度。
原理
沉淀滴定所用的指示剂本身就是一种沉淀剂,滴定剂与被滴定物反应的生成物的溶解度要比滴定剂与指示剂反应的生成物的溶解度小,否则不能用这种指示剂。如用AgNO3溶液测定溶液中Cl-的含量时常以CrO42-为指示剂,这是因为AgCl比Ag2CrO4更难溶。
实例
莫尔法:是以铬酸钾(K2CrO4)作指示剂,在中性或弱碱性溶液中,用AgNO3标准液直接滴定氯离子或溴离子。滴定定量反应:Ag++Cl-===AgCl↓(白色),确定终点:2Ag++CrO42-===Ag2CrO4↓(砖红色)。
佛尔哈德法:在酸性溶液中,用标准试剂NH4SCN直接滴定Ag+,生成AgSCN白色沉淀,确定终点的指示剂是铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O],Fe3+与SCN-生成红色配合物。
说明:也可以用此法返滴定测定卤素离子:在含有卤素离子的硝酸溶液中,加入一定量过量的AgNO3标准液,再以铁铵矾作指示剂,用NH4SCN标准液返滴定过量的Ag+。
【典例13】(26-27高二上·辽宁·阶段检测)食醋是日常饮食中的一种调味剂,国家标准规定酿造食醋中醋酸含量不得低于0.035 g/mL。已知CH3COOH的,用标准NaOH溶液可以测定食醋中醋酸的浓度,以检测白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,回答下列问题:
(1)从酚酞、甲基橙或石蕊中选择合适的指示剂,判断滴定达到终点时的依据是________。
(2)盛NaOH标准液的碱式滴定管尖嘴部分留有气泡,排除气泡的方法应采用如图中的________操作(填序号)。
(3)时,向CH3COOH溶液中逐滴加入NaOH溶液,CH3COOH的电离平衡向________移动;当时,溶液的pH=________。
(4)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,则所用NaOH溶液的体积为________mL。
(5)用标准的0.06000 mol/L 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
25.00 mL
0.02
25.01
2
25.00 mL
0.70
25.71
3
25.00 mL
0.50
24.20
则该白醋中醋酸含量为________g/mL。
(6)下列操作中,可能使所测白醋中醋酸的浓度数值偏低的是________(填编号)。
A.碱式滴定管未用标准NaOH溶液润洗就直接注入标准NaOH溶液
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.滴定过程中振摇时有液滴溅出
D.读取NaOH溶液体积时,开始时仰视读数,滴定结束时俯视读数
E.碱式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
【答案】(1)酚酞;当滴入最后半滴NaOH溶液时,溶液由无色变浅红色,且半分钟内不褪色
(2)③
(3) 电离方向(或正向或右) 4
(4)26.10
(5)0.036
(6)CD
【详解】(1)用NaOH溶液滴定醋酸溶液,恰好完全反应时生成强碱弱酸盐醋酸钠,溶液呈碱性,因此应选择在碱性范围内变色的酚酞作为指示剂。滴定终点的判断依据为:当滴入最后半滴溶液时,溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色。
(2)碱式滴定管排气泡的方法是将橡皮管向上弯曲,使尖嘴斜向上,挤压玻璃珠上方的橡皮管,使溶液从尖嘴快速喷出,从而排出气泡,故选③。
(3)向溶液中加入溶液,与反应生成水,使得溶液中减小,促进的电离,平衡向正反应方向(或右)移动。当时,根据醋酸的电离常数,可得,故溶液的。
(4)滴定管的刻度由上向下逐渐增大,滴定前液面在处,滴定后液面在处,故所用溶液的体积为。
(5)三次滴定消耗溶液的体积分别为:、、。第三次数据偏差较大,应舍去。前两次消耗标准溶液的平均体积为。稀释后醋酸溶液的浓度为。原白醋中醋酸的浓度为,则该白醋中醋酸含量为。
(6)A.碱式滴定管未用标准液润洗,导致标准液被稀释,消耗体积偏大,测定结果偏高;
B.锥形瓶中有少量蒸馏水不影响待测液中溶质的物质的量,对结果无影响;
C.滴定过程中有液滴溅出,导致部分待测液损失,消耗标准液体积偏小,测定结果偏低;
D.开始时仰视读数(读数偏大),结束时俯视读数(读数偏小),导致计算出的消耗体积偏小,测定结果偏低;
E.滴定前有气泡,滴定后气泡消失,气泡体积被计入消耗的标准液体积中,导致消耗体积偏大,测定结果偏高。
故选CD。
【典例14】(24-25高二上·辽宁大连·阶段检测)草酸()是一种常见的二元弱酸,在工业中有重要作用,生活中可用来除锈,具有较强的还原性。某学生用溶液滴定草酸溶液,准确称取6.300 g草酸晶体()溶于水配成500 mL溶液,取25.00 mL置于锥形瓶中。
(1)滴定前需排放装有高锰酸钾溶液的滴定管尖嘴处的气泡,其正确的图示为________(填选项字母)。
A. B. C. D.
(2)滴定终点现象为________。
(3)平行滴定三次,消耗溶液的体积分别为20.01 mL、19.99 mL、22.01 mL,则________。
(4)以下操作会造成所测高锰酸钾溶液浓度偏低的是________(填序号)。
a.滴定过程中少量草酸溶液洒到锥形瓶外
b.滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度
c.盛装草酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用草酸溶液润洗
d.滴定时控制速度过快,到达终点后多滴加入溶液
(5)滴定时发现,刚开始时褪色较慢,一段时间后突然变快。某小组对此原因进行探究,实验数据如图:
①褪色时间:实验Ⅲ>实验Ⅳ。分析以上实验数据,反应速率突然加快的原因可能是________。
②褪色时间:实验Ⅰ________实验Ⅱ(填“>”、“=”或“<”)。实验Ⅲ混合溶液体积为15 mL,褪色时间为6.0 min,则实验Ⅲ的________。
【答案】(1)C
(2)滴入最后半滴溶液,溶液由无色变为浅紫红色(或浅紫色),且半分钟内不褪色
(3)0.05000
(4)d
(5) 生成的作催化剂(或起催化作用) >
【分析】利用标准草酸溶液标定高锰酸钾溶液浓度,反应原理为,根据化学方程式可知物质的量变化关系为,结合 进行浓度计算及误差分析,通过控制变量法探究温度、催化剂对反应速率的影响;
【详解】(1)高锰酸钾溶液具有强氧化性,能腐蚀橡胶,应盛装在酸式滴定管中,图A、B中仪器为碱式滴定管,排除AB;酸式滴定管排出尖嘴处气泡是右手手持滴定管,将滴定管倾斜,左手打开旋塞,控制溶液流出,从而排除尖嘴处的气泡,,图D为滴定时的标准手势,图C为酸式滴定管排气泡的正确操作,答案选C;
(2)锥形瓶中盛装的是无色的草酸溶液,滴定剂高锰酸钾溶液为紫红色,滴定达到终点时,稍过量的高锰酸钾使溶液显色,滴定终点现象为滴入最后半滴溶液,溶液由无色变为浅紫红色(或浅紫色),且半分钟内不褪色;
(3)准确称取草酸晶体配成500 mL溶液,其物质的量,取溶液,含有草酸的物质的量,三次滴定消耗溶液的体积分别为、、,其中误差较大,舍去,平均消耗标准溶液体积,根据反应方程式计算,消耗高锰酸钾的物质的量,则高锰酸钾标准溶液的浓度,答案为0.05000;
(4)根据计算式进行误差分析;
a. 滴定过程中少量草酸溶液洒到锥形瓶外,导致实际消耗的偏小,测得的偏高,a不符合题意;
b. 滴定终点读数时,俯视滴定管的刻度,导致滴定管读数偏小,计算出偏小,测得的偏高,b不符合题意;
c. 盛装草酸溶液的锥形瓶用蒸馏水洗过,未用草酸溶液润洗,对草酸的物质的量无影响,测定结果无影响,c不符合题意;
d. 滴定时控制速度过快,到达终点后多滴加入标准溶液,导致偏大,测得的偏低,d符合题意;
答案选d;
(5)①实验Ⅲ和实验Ⅳ的温度相同,实验Ⅳ中加入了溶液,褪色时间更短,说明反应速率更快,结合反应产物中有,可知反应速率突然加快的原因可能是生成的作催化剂(或起催化作用),答案为生成的作催化剂(或起催化作用);
②实验Ⅰ的温度()低于实验Ⅱ的温度(),温度越低,反应速率越慢,褪色所需时间越长,故褪色时间实验Ⅰ > 实验Ⅱ,答案为>;
由柱状图可知,实验Ⅲ中加入的溶液体积为1.0 mL(纵坐标8.0 mL到9.0 mL之间),其物质的量,已知混合溶液总体积为,褪色时间为,则反应速率,答案为。
【典例15】(25-26高二上·山东威海·期末)酸碱中和滴定是中学化学中重要的定量实验之一。
I.现用的盐酸标准溶液来测定待测NaOH溶液的浓度。实验操作如下:
①向溶液中加入2~3滴指示剂;②取10.00 mL待测液放入锥形瓶中;③用盐酸标准溶液滴定至终点;④重复以上操作;⑤配制250 mL NaOH待测液;⑥根据实验数据计算待测液NaOH的物质的量浓度。
(1)正确的操作顺序为_________(填序号)。操作⑤需准确称取0.86 g不纯的苛性钠样品(杂质不与盐酸反应)配成250 mL溶液,下列仪器中不需要使用的是_______(填标号)。
A.烧杯 B.玻璃棒 C.托盘天平 D.带玻璃塞的细口试剂瓶
(2)为测定NaOH待测液的浓度,移取10.00 mL溶液,用标准盐酸滴定至终点。重复实验,数据如下:
序号
1
2
3
4
滴定前读数/mL
0.10
0.30
0.00
0.20
滴定后读数/mL
20.08
20.30
20.80
20.22
依据滴定结果,则该苛性钠样品中NaOH的质量分数为____%(保留2位有效数字)。
(3)下列操作会造成测定结果偏低的是________(填序号)。
A.酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失
B.酸式滴定管水洗后未用标准盐酸润洗
C.滴定前平视读数,滴定后俯视读数
D.锥形瓶用蒸馏水洗后又用待测液润洗
II.室温下,向20.00 mL未知浓度的二元酸中,逐滴加入的NaOH溶液,滴入的与溶液中微粒的摩尔分数、溶液pH的关系如图所示。
(4)表示的曲线是_______(填序号)。
(5)若用酚酞作指示剂,当滴加最后半滴NaOH溶液时,观察到___________现象时,视为滴定终点。
(6)二元酸的浓度为______。
【答案】(1) ⑤②①③④⑥ D
(2)93
(3)C
(4)①
(5)溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色
(6)0.1000
【详解】(1)配制待测液 移取待测液至锥形瓶 滴加指示剂 用标准液滴定 重复操作 计算结果。对应步骤序号为:⑤②①③④⑥;配制溶液需使用托盘天平(称量)、烧杯(溶解)、玻璃棒(引流/搅拌)、250 mL容量瓶和胶头滴管。
NaOH溶液显碱性,不能使用带玻璃塞的细口试剂瓶(玻璃中的SiO2与NaOH反应生成Na2SiO3会使瓶塞粘连,应用橡胶塞瓶)。故答案选D。
(2)处理消耗盐酸的体积数据:,第二次,第三次(舍弃),第四次。有效数据的平均消耗体积。计算250 mL待测液中NaOH的总质量,每次移取10.00 mL待测液,消耗NaOH的物质的量。250 mL溶液中NaOH的总物质的量为,,质量分数。
(3)A.滴定前尖嘴部分有气泡,滴定后气泡消失,导致读出的偏大,测定偏高。A错误;
B.滴定管水洗后未用标准盐酸润洗,导致盐酸被稀释,偏大,测定偏高。B错误;
C.滴定前平视,滴定后俯视读数,导致滴定后读数偏小,计算出的偏小,测定偏低。C正确;
D.锥形瓶用待测液润洗,导致溶质NaOH增多,消耗盐酸体积偏大,测定偏高。D错误;
故答案选C。
(4)由图可知,滴定曲线中存在一个滴定突跃,且起始溶液的pH值小于2.0,说明H2Y第一步完全电离,溶液中不存在H2Y分子,随着加入NaOH溶液(逐渐碱化),二元酸HY-浓度不断减小;Y2-浓度不断增加。所以表示的曲线是①。
(5)用NaOH滴定酸(终点处于碱性/变色范围),溶液由无色变为浅红色,且半分钟内不褪色,视为滴定终点。
(6)由图像可知,当加入,说明此时恰好完全反应生成。。,,。
命题点1:水的电离平衡及其影响因素
【针对练习1】(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)将浓度为0.1mol·L-1HF溶液加水不断稀释,下列各式的数值随加水量的增加而增大的是
A. B.Ka(HF) C. D.
【答案】D
【详解】A.HF为弱酸,加水稀释时溶液酸性减弱,c(H+)减小,由Kw= c(H+)c(OH-)(温度不变Kw为定值)可知c(OH-)增大,故减小,A不合题意;
B.Ka(HF)为HF的电离常数,电离常数仅与温度有关,温度不变则Ka(HF)不变,B不合题意;
C.HF电离产生的H+和F-初始比例为1:1,加水稀释时水的电离程度增大,水电离出的H+增多,c(F-)减小的幅度大于c(H+),故减小,C不合题意;
D.由HF的电离常数表达式,变形得,加水稀释时c(F-)减小,Ka不变,故该比值增大,D符合题意;
故答案为:D。
【针对练习2】(26-27高二上·黑龙江哈尔滨·阶段检测)改变下列条件可以促进水的电离的是
A.通入 B.加入 C.加 D.降低温度
【答案】B
【详解】A.通入,增大氢离子浓度,使逆向移动,抑制水的电离,A错误;
B.加入与氢离子反应,减小氢离子浓度,使正向移动,促进水的电离,B正确;
C.加不会使发生移动,C错误;
D.水的电离是吸热反应,降低温度,使逆向移动,抑制水的电离,D错误;
故选B。
【针对练习3】(24-25高二上·重庆九龙坡·期末)水利万物而不争,水蕴含着丰富的文化和科学内涵,探究水的行为有重要意义。下列说法错误的是
A.将水加热,Kw增大,pH减小,但仍呈中性
B.向水中加入少量金属钠,水的电离平衡正向移动,c(OH-)增大
C.向水中加入氨水,水的电离受到抑制,c(OH-)降低
D.相同温度下,pH相同的NaOH溶液和氨水,水的电离程度相同
【答案】C
【详解】A.水的电离为吸热过程,加热会促进电离,Kw增大,c(H+)升高因此pH减小,且始终满足c(OH-)=c(H+),溶液仍呈中性,A不合题意;
B.金属钠会与水电离出的H+反应,消耗H+使水的电离平衡正向移动,最终c(OH-)增大,B不合题意;
C.氨水为弱碱,加入水中会电离出OH-,使c(OH-)升高,同时抑制水的电离,选项中c(OH-)降低的表述错误,C符合题意;
D.碱溶液中的H+全部来自水的电离,相同温度下pH相同的NaOH溶液和氨水c(H+)相同,因此水的电离程度相同,D不合题意;
故答案为:C。
命题点2:与水的电离平衡有关的图像分析
【针对练习4】(26-27高二上·四川成都·阶段检测)水的电离平衡曲线如图所示,下列说法错误的是
A.图中四点的关系:
B.图中三点对应关系:,E点溶液显碱性
C.若从C点到D点,可采用:降低水的温度并加入少量稀盐酸
D.若处在B点所在的温度,将的盐酸与的的两种溶液混合,混合溶液,则与盐酸的体积比为2∶9
【答案】D
【详解】A.水的离子积仅与温度有关,温度越高越大,A、D为25℃的点,,C点温度介于25℃和100℃之间,介于和之间,B为100℃的点,,故关系为,A正确;
B.,越大pH越小,:,故pH:;E点,溶液显碱性,B正确;
C.C点温度高于25℃,降低温度到25℃时减小到,加入稀盐酸使增大、减小,可到达D点,C正确;
D.B点对应温度下,混合后为中性,故,的盐酸,的溶液,设体积为,盐酸体积为,则,得,不是,D错误;
故答案选D。
【针对练习5】(26-27高二上·江西宜春·阶段检测)已知水的电离平衡如图所示,且pOH=-lgc(OH-)。下列说法正确的是
A.各点对应的水的离子积:
B.df直线上各点对应的水溶液(或纯水)显中性溶液的pH=7
C.向d点纯水中通入少量NaHSO4,其组成由d点沿cde曲线向c点移动
D.加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移
【答案】D
【分析】水的电离是吸热过程,升高温度,电离平衡右移,pOH、pH均减小、水的离子积常数增大,所以温度;由图可知,d点和f点溶液中pOH和pH相等,说明溶液中氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等,溶液显中性,但f点水的离子积常数大于d点;
【详解】A.水的电离吸热,温度越高,水的离子积越大,pOH、pH越小,所以温度,即,同时只与温度有关,d、e点在等温线上,所以,A错误;
B.df直线上各点对应的水溶液中均有pH= pOH,即,所以df直线上各点对应的水溶液均呈中性,但pH不一定等于7,B错误;
C.恒温条件下,向d点纯水中通入少量,溶液酸性增强,pH减小,由于,所以pOH增大,其组成由d点沿cde曲线向e点移动,C错误;
D.由于水的电离吸热,所以升高温度,水的离子积增大,pOH、pH减小,即加热f点纯水,其组成由f点沿fO直线向O方向迁移,D正确;
故选D。
【针对练习6】(26-27高二上·山东日照·阶段检测)某温度下的溶液中,,x与y的关系如图所示。
回答下列问题:
(1)该温度___________(填“大于”“小于”),图中b点溶液呈___________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)该温度下,若溶液中由水电离出的,则该溶液的___________。
(3)该温度下,的溶液和的盐酸等体积混合后,溶液呈___________(填“酸”“碱”或“中”)性。
(4)该温度下,将的溶液与的溶液混合(混合体积为原两溶液体积之和),所得混合溶液的,则___________。
(5)除了用pH外,科学家还建议用酸度(AG)来表示溶液的酸碱性:。则该温度下,盐酸的酸度___________。
【答案】(1) 小于 碱
(2)6或9
(3)酸
(4)
(5)11
【详解】(1)由图象可知,直线上任意一点均满足,即,故该温度下水的离子积常数 。 时 ,且水的电离是吸热过程,温度越低 越小,所以该温度小于。图中 b 点时 ,,即 ,,由于 ,故溶液呈碱性。
(2)该温度下 ,由水电离出的 ,说明水的电离受到抑制,该溶液可能为酸溶液或碱溶液。若为酸溶液,溶液中的全部由水电离产生,则,此时溶液中 ,;若为碱溶液,溶液中的全部由水电离产生,则溶液中 ,;故该溶液的为6或9。
(3)该温度下 , 的 溶液中 , 的盐酸中 。两者等体积混合时,的物质的量大于的物质的量,酸过量,因此混合溶液呈酸性。
(4)该温度下 ,的溶液中 ,的 溶液中。混合后溶液 ,即混合溶液中 ,说明酸过量。根据列式:化简得:,解得 ,即 。
(5)该温度下 ,盐酸中,则,根据酸度公式计算:。
命题点3:溶液酸碱性的判断及pH的计算
【针对练习7】(25-26高二上·湖北武汉·期中)常温下,下列各组离子一定能大量共存的是
A.由水电离产生的的溶液中:、、、
B.的溶液:、、、
C.使甲基橙显红色的溶液中:、、、
D.无色透明的溶液中:、、、
【答案】B
【详解】A.由水电离产生的的溶液为强酸性或强碱性,既能与反应生成水和二氧化碳,又能与反应生成碳酸根和水,无法大量存在,A错误;
B.常温下,<1,说明溶液呈强碱性,、、、之间不反应,也不与反应,可大量共存,B正确;
C.使甲基橙显红色的溶液呈酸性,会与结合生成弱电解质,不能大量共存,C错误;
D.为紫红色离子,不符合无色透明溶液的要求,且酸性环境下的能氧化氯离子,不能大量共存,D错误;
故选B。
【针对练习8】(25-26高二下·云南曲靖·期中)常温下,下列溶液中c(H+)最大的是
A.pH=2的盐酸 B.0.1mol·L-1的醋酸
C.0.01mol·L-1的硫酸 D.0.1mol·L-1的NaOH溶液
【答案】C
【详解】A.的盐酸中,根据,可得,浓度不是最大,A不符合题意;
B.醋酸是弱电解质,在水溶液中部分电离,因此的醋酸中,实际约为,小于A、C的氢离子浓度,B不符合题意;
C.硫酸是二元强酸,在水溶液中完全电离,的硫酸中,为四个选项中最大值,C符合题意;
D.是强碱,的溶液中,常温下,故,浓度最小,D不符合题意;
故选C。
【针对练习9】(26-27高二上·山东日照·阶段检测)电离常数是电离平衡的平衡常数,描述了一定温度下,弱电解质的电离能力。,几种弱电解质的电离常数如下表:
或
;
;
(1)的电离常数表达式___________________________。
(2)请写出的电离方程式:___________________________。
(3)溶液和溶液反应的主要离子方程式为___________________________。
(4),氨水的浓度为,溶液中的________。将通入该氨水中,当溶液中降至时,溶液中________。
(5)已知某些电解质分子的中心原子最外层电子未达饱和结构,其电离采取结合溶液中其它离子使中心原子最外层达到饱和结构的形式,如硼酸在水中的电离可用方程式表示为:
,则硼酸为________元酸,时,的硼酸水溶液pH为5.1,则由水电离出的浓度为________。
【答案】(1)
(2)
(3)
(4) 0.62
(5) 一
【详解】(1)的电离方程式为,根据电离平衡常数的定义,其表达式为;
(2)一水合氨()是弱碱,在水溶液中部分电离出铵根离子和氢氧根离子,存在电离平衡,其电离方程式为;
(3)根据表中电离常数数据可知,酸性强弱顺序为,根据强酸制弱酸的原理,与反应只能发生第一步电离,生成和,对应的离子方程式为;
(4)根据一水合氨的电离常数,代入,解得;
当溶液中时,常温下溶液呈中性,,根据亚硫酸的第二步电离常数,变形可得;
(5)根据硼酸在水中的电离方程式可知,1个硼酸分子结合1个水分子电离出的,从而释放出1个,因此硼酸为一元酸;
时,的硼酸溶液中,由电离方程式可知,溶液中的实际上全部是由水电离产生的,因此由水电离出的浓度即为溶液中的浓度,为。
命题点4:溶液稀释或混合后pH的计算
【针对练习10】(26-27高二上·四川泸州·阶段检测)关于体积相同、的盐酸和醋酸两种溶液,下列说法不正确的是
A.醋酸的浓度远大于盐酸
B.与足量的锌粉反应,醋酸产生的氢气更多
C.与锌粉反应的初始速率相同
D.将两种溶液分别稀释倍后,盐酸的小于醋酸的
【答案】D
【详解】A.是强酸完全电离,是弱酸部分电离,时两溶液电离出的浓度相等,因此醋酸的总浓度远大于盐酸,A正确;
B.两溶液体积相同,醋酸的物质的量远大于,二者均为一元酸,与足量锌反应时醋酸可提供的总量更多,产生的氢气更多,B正确;
C.锌与酸反应的初始速率与浓度有关,初始时两溶液相等即相等,因此初始反应速率相同,C正确;
D.稀释100倍时,强酸的升高2变为5,弱酸稀释会促进电离,浓度下降更慢,小于5,因此盐酸的大于醋酸的,D错误;
故选D。
【针对练习11】(26-27高二上·安徽安庆·阶段检测)将等pH、等体积的CH3COOH和HNO2溶液分别加水稀释,溶液pH随加水稀释倍数的变化如图所示。下列说法正确的是
已知:
A.导电能力:a<b<c
B.
C.未稀释的两种酸分别和足量的锌粒反应,相同条件下产生氢气的体积相等
D.c、d两点的溶液分别与NaOH恰好中和,消耗NaOH物质的量:c<d
【答案】D
【分析】pH相同的一元酸加水稀释相同的倍数,pH值变化较大的酸,其酸性较强,根据图知,的酸性较强。
【详解】A.溶液导电能力与离子浓度正相关,pH越大则越小,离子浓度越小,三点pH满足,故离子浓度,导电能力,A错误;
B.等pH的弱酸稀释,酸性越强,稀释相同倍数时pH变化越大,由图可知酸性更强,则,B错误;
C.等pH、等体积的弱酸,酸性越弱,酸的总物质的量越大,酸性更弱,总物质的量更大,与足量锌反应生成氢气体积更大,C错误;
D.恰好中和消耗的物质的量与酸的总物质的量成正比,原溶液中总物质的量大于,稀释后总物质的量关系不变,d点对应溶液,c点对应溶液,故消耗物质的量,D正确;
故选D。
【针对练习12】(24-25高二上·湖南株洲·阶段检测)回答下列问题。
(1)25℃时,某NaCl溶液中c(Cl-)=1×10-4mol/L,则该溶液中c(Na+):c(OH-)=_______。
(2)25℃时,将0.1 mol/L NaOH溶液与0.06mol/L的H2SO4溶液等体积混合(忽略混合后体积的变化),求所得溶液的pH=______。
(3)某温度(t℃)时,测得0.01mol·L-1的NaOH溶液的pH=11,
①则该温度下水的Kw=_______________。
②在该温度下测得某溶液pH=3,则该溶液中c(H+):c(OH-)=________。
③该温度下将pH=2的盐酸和pH=11的氢氧化钠溶液等体积混合,pH=______________。
(4)纯水中c(H+ )=5.0×10-7mol/L,则此时纯水中的c(OH-)=_______________;若温度不变,滴入稀硫酸使c(H+)=5.0×10-3mol/L,则c(OH-) =_______________;在该温度时,往水中滴入NaOH溶液,溶液中的c(OH-)=5.0×10-2mol/L,则溶液中c(H+)=___________。
【答案】(1)1000:1
(2)2
(3) 1×10-13 6.5
(4) 5×10-7 mol·L-1 5×10-11 mol·L-1 5×10-12 mol·L-1
【详解】(1) 25℃时,NaCl溶液呈中性,。NaCl为强电解质,完全电离,故。因此,。
(2)混合前,NaOH溶液中,溶液中。等体积混合后,氢离子过量,混合液中,故所得溶液的。
(3)① 0.01 mol/L NaOH溶液中,由可知,则该温度下水的离子积常数 。
② 的溶液中,,则。
③ 的盐酸中,的NaOH溶液中。两者等体积混合,恰好完全中和,溶液呈中性。该温度下中性溶液的,故。
(4)纯水中水电离出的氢离子和氢氧根离子浓度相等,故。此时 。温度不变,保持不变。滴入稀硫酸使,则。滴入NaOH溶液使,则。
命题点5:酸碱中和滴定及其他滴定的应用
【针对练习13】(26-27高二上·海南海口·阶段检测)滴定实验是化学学科中重要的定量实验。用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度。准确称量5.0 g含有少量易溶杂质的样品(杂质不与盐酸反应),配制成1 L待测溶液。
(1)用滴定管量取20.00 mL待测液,放入锥形瓶中。
用标准盐酸滴定待测液,以甲基橙作指示剂。
①取用标准溶液滴定前需排放装有盐酸溶液的滴定管尖嘴处的气泡,其正确的图示为__________(填选项字母)。
A. B. C. D.
②滴定过程中,眼睛应注视____________________________;
③滴定达到终点的标志是_______________________________。
(2)实验数据记录如下表:标准盐酸溶液开始时读数及恰好反应时的读数见表。
实验编号
待测溶液体积(mL)
滴定开始读数(mL)
滴定结束读数(mL)
①
20.00
0.50
20.76
②
20.00
0.20
22.52
③
20.00
2.30
22.52
④
20.00
0.00
20.24
计算该烧碱样品的纯度为_________________。
(3)下列操作会使所测结果偏高的是 _________。
A.滴定前用蒸馏水冲洗锥形瓶
B.滴定过程中振荡锥形瓶时不慎将瓶内溶液溅出
C.滴定过程中不慎将数滴酸液滴在锥形瓶外
D.酸式滴定管在滴定前有气泡,滴定后气泡消失
E.用滴定管取待测液时未用待测液润洗碱式滴定管
【答案】(1) C 锥形瓶内溶液颜色变化 当滴入最后一滴(或半滴)盐酸标准液时,溶液恰好由黄色变为橙色,且半分钟内不变色
(2)80.96%
(3)CD
【详解】(1)① 盐酸盛放在酸式滴定管中,酸式滴定管排气泡的正确操作是快速打开旋塞,利用液体流速带出尖嘴处气泡,对应图示C;
② 滴定过程中为了及时判断滴定终点,眼睛需要全程注视锥形瓶内溶液的颜色变化,不能盯着滴定管的液面;
③ 本实验用甲基橙作指示剂,待测烧碱溶液呈碱性使甲基橙显黄色,滴定终点时溶液变为弱酸性,现象为:滴入最后半滴标准盐酸,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内颜色不复原;
(2)先计算每次实验消耗盐酸的体积:①:20.76 mL - 0.50 mL = 20.26 mL;②:22.52 mL - 0.20 mL = 22.32 mL(与其他数据偏差过大,为异常值,舍去);③:22.52 mL - 2.30 mL = 20.22 mL;④:20.24 mL - 0.00 mL = 20.24 mL ;取数据的平均值: 根据反应,20mL待测液中,则1L待测液中,NaOH纯度为;
(3)误差分析依据公式,通过的偏差判断结果偏差:
A.滴定前使用蒸馏水润洗后,锥形瓶残留蒸馏水,不影响待测溶质的物质的量,对结果无影响;
B.振荡时溶液溅出,损失待测液,导致消耗的标准液体积偏小,结果偏低;
C.数滴酸液滴在锥形瓶外,这部分酸未参与反应但被计入标准液体积,偏大,结果偏高;
D.滴定前酸式滴定管有气泡、滴定后气泡消失,气泡体积被计入标准液体积,偏大,结果偏高;
E.取待测液的碱式滴定管未用待测液润洗,待测液被残留蒸馏水稀释,取出的待测液中溶质减少,消耗标准液体积偏小,结果偏低;
因此选CD。
【针对练习14】(26-27高二上·黑龙江大庆·阶段检测)定量分析是化学实验中重要的组成部分,其中酸碱中和滴定、氧化还原滴定在科研和工业生产中都应用广泛。
I、某学生用 溶液滴定未知浓度的醋酸溶液,其操作有如下几步:
①用标准溶液润洗滴定管2~3次,用待测液润洗锥形瓶2~3次;
②取NaOH标准溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2~3mL;
③把盛有标准溶液的滴定管固定好,调节液面使滴定管尖嘴充满溶液;
④调节液面至0刻度或0刻度以下,记下读数:
⑤移取20.00mL待测的醋酸溶液注入洁净的锥形瓶,并加入2~3mL指示剂;
⑥把锥形瓶放在滴定管下面,用标准NaOH溶液滴定,双目注视滴定管液面滴定至终点;
⑦记下滴定管液面的刻度,重复进行三次。
(1)以上操作中有错误的是___________(填序号)。
Ⅱ.草酸钠(Na2C2O4)溶液常用作氧化还原滴定的标准液,实验室欲配制250mL0.10 mol/L的Na2C2O4标准液测定某高锰酸钾样品的纯度。
步骤Ⅰ:称取2.0 g高锰酸钾样品,配成100 mL溶液,取20 mL溶液于锥形瓶中,并加入少量硫酸酸化。
步骤Ⅱ:用配制的Na2C2O4标准液进行滴定,平行滴定三次,每次的起始读数都为0.00 mL,记录消耗Na2C2O4溶液的体积如下表:
第1次
第2次
第3次
消耗Na2C2O4溶液的体积/mL
39.80
36.75
40.20
(2)在规格为50.00 mL的滴定管中,第三次滴定中Na2C2O4标准液读数为40.20 mL,此时滴定管中剩余标准液的实际体积___________(填选项字母)。
A.40.20 mL B.大于40.20 mL C.9.80 mL D.大于9.80 mL
(3)该滴定过程中发生的氧化还原反应的离子方程式是________________________。判断滴定达到终点的现象是__________________________________________________。
(4)平均消耗Na2C2O4溶液的体积为___________mL,样品中KMnO4的质量分数为___________。
(5)下列操作会使测得的样品中KMnO4的质量分数偏高的是_________________(填选项字母)。
A.用蒸馏水洗涤酸式滴定管后,立即注入KMnO4溶液至“0”刻度线以上
B.称取的Na2C2O4固体已部分潮解
C.移取20.00 mL待测液注入有少量蒸馏水的锥形瓶
D.滴定结束时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
E.滴定结束时,俯视滴定管进行读数
F.装标准液的滴定管滴定前无气泡,滴定结束时,尖嘴部分出现气泡
【答案】(1)①⑤⑥
(2)D
(3) 当加入最后半滴Na2C2O4溶液后,溶液从(浅)紫色刚好变为无色,且半分钟内不复色
(4) 40.00 63.2%
(5)BD
【详解】(1)①滴定管需要润洗,锥形瓶不需要用待测液润洗,润洗后会导致测定结果偏高,①错误;
②取NaOH标准溶液注入碱式滴定管至0刻度以上2~3 mL,后续再调整液面即可,②正确;
③把盛有标准溶液的滴定管固定好,调节液面使滴定管尖嘴充满溶液,③正确;
④调节液面至0刻度或0刻度以下,记下读数,④正确;
⑤指示剂应加入2~3滴,⑤错误;
⑥滴定实验过程中,双目注视锥形瓶内的颜色变化,⑥错误;
⑦记下滴定管液面的刻度,重复进行三次,避免偶然误差,⑦正确;
综上,操作有误的应选①⑤⑥;
(2)当标准液读数为40.20 mL时,滴定管量程为50.00 mL,差为9.8 mL;滴定管的最大刻度在下端,最大刻度至尖嘴底端还有液体;因此实际剩余的液体体积大于9.80 mL ,选D;
(3)酸性条件下高锰酸钾具有强氧化性,草酸根具有还原性,二者反应后,高锰酸根被还原为二价锰离子,草酸根被氧化为二氧化碳,离子方程式为;
滴定前,锥形瓶内高锰酸钾溶液为紫色,滴定后高锰酸钾被还原,颜色褪去;则滴定终点的现象描述为:当加入最后半滴Na2C2O4溶液后,溶液从(浅)紫色刚好变为无色,且半分钟内不复色;
(4)分析表格中数据,第二次滴定所用草酸钠溶液体积较其他两组数据相差较大,舍去;对第1次和第3次数据求平均值,即消耗的平均消耗Na2C2O4溶液的体积为40.00 mL;
实验中消耗的物质的量为,根据方程式中可求出反应的高锰酸钾物质的量为;实验是从100 mL高锰酸钾溶液中取20 mL于锥形瓶,因此原样品中高锰酸钾物质的量为,对应的质量为,则样品中高锰酸钾的质量分数为;
(5)A.用蒸馏水洗涤酸式滴定管后,就直接加入KMnO4溶液,会使得高锰酸钾溶液被稀释,导致实际待测液浓度偏低,所消耗的标准液偏低,进而代入公式计算出的偏低,A不符合题意;
B.称取的固体已部分潮解,则配制的标准溶液浓度偏低,实验时偏高,代入公式计算出的偏高,B符合题意;
C.锥形瓶内蒸馏水不影响任何数据,对测量结果无影响,C不符合题意;
D.滴定结束时,发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液,使得偏高,代入公式计算出的偏高,D符合题意;
E.滴定结束时,俯视滴定管进行读数,使得偏低,代入公式计算出的偏低,E不符合题意;
F.装标准液的滴定管滴定前无气泡,滴定结束时,尖嘴部分出现气泡,使得偏低,代入公式计算出的偏低,F不符合题意;
综上所述,选BD。
【针对练习15】(26-27高二上·四川绵阳·阶段检测)回答下列问题:
(1)已知:时,的,为了测定一元酸溶液的浓度,现用______(填仪器名称)取溶液于锥形瓶中,用的标准溶液滴定:
①滴定结束时,滴定管中的液面如右图所示,则终点读数为___________mL。
②某同学4次实验,数据记录如下表:
实验序号
待测溶液体积/mL
的体积/mL
滴定前刻度
滴定后刻度
溶液的体积
1
25.00
0.00
12.49
2
25.00
0.56
14.56
3
25.00
0.22
12.73
4
25.00
0.21
12.71
该同学实验测出_________mol/L。
③下列操作中可能使所测溶液的浓度数值偏高的是_________(填字母)。
A.选用甲基橙作指示剂
B.用待测液润洗锥形瓶
C.酸式滴定管未润洗
D.实验结束,一滴标准溶液悬挂在碱式滴定管尖嘴上
E.配制标准溶液时,称取的固体已发生潮解
F.读取溶液体积时,开始正确读数,滴定结束时俯视读数
(2)滴定法是一种常见的定量实验分析法,常见的滴定除了有酸碱中和滴定,还有氧化还原滴定。某实验小组用碘氧化法滴定分析产品中的质量分数。[已知:的摩尔质量为190 g/mol]
已知。准确称取m g该样品于锥形瓶中,用适量浓盐酸溶解,______作指示剂,并用c mol/L的碘标准溶液滴定,当_________时,说明达到滴定终点,消耗20.00 mL碘标准液,则产品中的质量分数为________%(用m、c的代数式表示),若仪器精准、操作正确,发现测定结果总是偏低,则可能的原因是__________。
【答案】(1)
酸式滴定管
BDE
(2)
淀粉溶液
滴入最后半滴碘标准液时,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
易被空气中的氧气氧化为(或生成的被空气中的氧气氧化为)
【分析】根据c(待测)=分析不当操作对V(标准)的影响,以此判断浓度的误差,据此分析;
【详解】(1)取25.00 mL甲酸溶液需要用酸式滴定管;
①滴定结束时,滴定管中的液面如右图所示,则终点读数为26.10 mL;
②第1组滴定,第2组滴定,第3组滴定,,舍去第2组数据,滴定消耗的NaOH溶液的体积为,,;
③A.甲基橙在滴定终点为酸性条件下指示结果较准确,HCOOH与NaOH滴定时终点显碱性,若选用甲基橙作指示剂,还未到滴定终点指示剂已经显示颜色,使NaOH消耗量少,测HCOOH溶液的浓度数值偏低,A不符合题意;
B.用待测液润洗锥形瓶,会使锥形瓶中HCOOH的物质的量增多,滴定时消耗的NaOH增大,使测HCOOH溶液的浓度数值偏高 ,B符合题意;
C.酸式滴定管未润洗,待测液被残留的水稀释,V(标准)偏小,结果偏低,C不符合题意;
D.实验结束,一滴标准溶液悬挂在碱式滴定管尖嘴上,读出的数据偏大,测HCOOH溶液的浓度数值偏高,D符合题意;
E.配制NaOH溶液时,称取的NaOH固体已发生潮解,则NaOH含量减少,所用的NaOH标准溶液浓度偏低,消耗体积变大,测HCOOH溶液的浓度数值偏高,E符合题意;
F.读取NaOH溶液体积时,开始正确读数,滴定结束时俯视读数导致读出的消耗NaOH体积数偏小,测HCOOH溶液的浓度数值偏低,F不符合题意;
故选BDE;
(2)测定的质量分数中,涉及参与氧化还原反应,用淀粉溶液作指示剂;将氧化,本身生成,锥形瓶中有会显示蓝色,当最后半滴碘标准液滴下时会使溶液变蓝,故当滴入最后半滴碘标准液时锥形瓶中溶液由无色变为蓝色,且30 s不恢复原来的颜色时,说明反应达到终点;根据方程式:,,的质量分数为。
结果总是偏低说明消耗的少,若没有操作错误、仪器精准,那就是滴定原理出现问题,考虑到HI被空气中的氧气氧化为碘单质,生成的可继续氧化,导致消耗的标准碘溶液体积偏小,测定结果偏低,滴定结果偏低或在酸性条件下,不稳定,易被空气中的氧气氧化为,导致待测液中的量减少,消耗的碘标准溶液体积偏小,从而使测定结果偏低。
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