新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1學(xué)案：3.2.2 酸堿中和滴定

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第2課時(shí)酸堿中和滴定[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.了解酸堿中和滴定的原理，知道酸堿中和滴定中溶液pH的變化是判斷滴定終點(diǎn)的依據(jù)，了解指示劑的選擇方法。2.知道酸堿中和滴定的主要儀器及用途，掌握酸堿中和滴定的實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析及其在定量測(cè)定中的遷移應(yīng)用。一、酸堿中和滴定1．概念和原理(1)概念是利用中和反應(yīng)，用已知濃度的酸(或堿)來(lái)測(cè)定未知濃度的堿(或酸)的實(shí)驗(yàn)方法。(2)原理在中和反應(yīng)中，酸提供的H＋與堿提供的OH－之間的物質(zhì)的量相等。即：c(H＋)·V(酸)＝c(OH－)·V(堿)，則c(H＋)＝eq\f(cOH－·V堿,V酸)或c(OH－)＝eq\f(cH＋·V酸,V堿)。2．主要使用儀器儀器：滴定管、鐵架臺(tái)、滴定管夾、錐形瓶、燒杯。儀器a是酸式滴定管，儀器b是堿式滴定管。注意(1)酸堿通用滴定管的活塞是由聚四氟乙烯制成的。(2)盛放見(jiàn)光易分解物質(zhì)的為棕色滴定管。3．主要試劑(1)待測(cè)液；(2)標(biāo)準(zhǔn)液；(3)指示劑(一般用酚酞或甲基橙)。常見(jiàn)酸堿指示劑的變色范圍如下表所示：指示劑變色范圍(顏色與pH的關(guān)系)酚酞<8.2無(wú)色8.2～10.0粉紅色>10.0紅色甲基橙<3.1紅色3.1～4.4橙色>4.4黃色甲基紅<4.4紅色4.1～6.2橙色>6.2紅色4.實(shí)驗(yàn)操作(1)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作(2)滴定(3)終點(diǎn)的判斷：等到滴入最后半滴標(biāo)準(zhǔn)液，指示劑變色，且在半分鐘內(nèi)不變回原色，視為滴定終點(diǎn)并記錄標(biāo)準(zhǔn)液的體積。(4)數(shù)據(jù)處理：為減少實(shí)驗(yàn)誤差，滴定時(shí)，要求重復(fù)實(shí)驗(yàn)2～3次，求出每次待測(cè)溶液的物質(zhì)的量濃度，然后再求出測(cè)定數(shù)值的平均值(誤差偏差較大數(shù)據(jù)舍去)。(1)錐形瓶在水洗后，要用待測(cè)液潤(rùn)洗2～3次()(2)酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)一般不用石蕊作指示劑，是因?yàn)槭镒兩幻黠@()(3)滴定實(shí)驗(yàn)中左手控制滴定管的活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶()(4)當(dāng)觀察到錐形瓶中顏色發(fā)生變化，立即停止滴定并記下滴定管液面讀數(shù)()(5)量取20.00mL待測(cè)液時(shí)可用量筒量取()答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)×1．為什么酸式滴定管不能用來(lái)盛裝堿性溶液，堿式滴定管不能盛裝酸性溶液？提示酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞，堿液容易與玻璃中的SiO2反應(yīng)生成Na2SiO3，使玻璃活塞與滴定管壁粘合在一起，堿式滴定管有膠皮管，容易被酸性溶液腐蝕。2．強(qiáng)酸與強(qiáng)堿恰好中和時(shí)pH＝7，而甲基橙、酚酞的變色均不在pH＝7時(shí)，為什么還可以用它們作指示劑指示滴定終點(diǎn)？提示以0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1HCl溶液的滴定曲線為例。由曲線可以看出，在酸、堿中和滴定過(guò)程中，溶液的pH在接近滴定終點(diǎn)時(shí)有一個(gè)突變過(guò)程，在此范圍內(nèi)，滴加很少的酸(或堿)，溶液的pH就有很大的變化，能使指示劑的顏色變化明顯，所以即使酚酞、甲基橙的變色不在恰好中和的pH＝7的點(diǎn)上，但體積差距很小，可以忽略不計(jì)。1．用0.01mol·L－1硫酸滴定0.01mol·L－1NaOH溶液，中和后加水至100mL。若滴定時(shí)終點(diǎn)判斷有誤差：①多加了1滴硫酸；②少加了1滴硫酸(設(shè)1滴為0.05mL)。則①和②中pH相差________。答案4解析①多加了1滴硫酸時(shí)，溶液呈酸性，則c(H＋)＝eq\f(0.01mol·L－1×2×0.05mL,100mL)＝1×10－5mol·L－1，pHL－1＝1×10－9mol·L－1，pH＝9，所以①和②中pH相差4。2．用酸堿中和滴定法測(cè)定某燒堿樣品的純度，試根據(jù)實(shí)驗(yàn)回答下列問(wèn)題：(1)準(zhǔn)確稱量8.2g含有少量中性易溶雜質(zhì)的樣品，配成500mL待測(cè)溶液。稱量時(shí)，樣品可放在_____________(填字母)稱量。A．小燒杯中B．潔凈紙片上C．托盤上(2)滴定時(shí)，用0.2000mol·L－1的鹽酸來(lái)滴定待測(cè)溶液，不可選用________(填字母)作指示劑。A．甲基橙B．石蕊C．酚酞(3)滴定過(guò)程中，眼睛應(yīng)注視_______________________________；在鐵架臺(tái)上墊一張白紙，其目的是_________________________。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，計(jì)算被測(cè)燒堿溶液的物質(zhì)的量濃度是_______mol·L－1，燒堿樣品的純度是_____。滴定次數(shù)待測(cè)溶液體積/mL標(biāo)準(zhǔn)酸溶液體積滴定前的刻度/mL滴定后的刻度/mL第一次10.000.4020.50第二次10.004.1024.00答案(1)A(2)B(3)錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化便于觀察錐形瓶?jī)?nèi)液體顏色的變化，減小滴定誤差(4)0.400097.56%解析(1)稱量氫氧化鈉等易潮解、腐蝕性強(qiáng)的試劑時(shí)，樣品應(yīng)放在小燒杯中。(2)酸堿中和滴定時(shí)，一般選甲基橙、酚酞等顏色變化較明顯的指示劑，石蕊在酸或堿溶液中顏色變化不明顯，易造成誤差。(4)根據(jù)c(NaOH)＝eq\f(cHCl·VHCl,VNaOH)分別求第一、二次的值，再求平均值，解得c(NaOH)＝0.4000mol·L－1，w(NaOH)＝eq\f(0.4000mol·L－1×0.500L×40g·mol－1,8.2g)×100%≈97.56%。1錐形瓶在裝待測(cè)液前不能用待測(cè)液潤(rùn)洗。2酸式滴定管不能盛放堿性溶液，堿式滴定管不能盛放酸性或氧化性溶液。3滴定管量取液體讀數(shù)記錄到0.01mL。3．室溫下，用0.100mol·L－1NaOH溶液分別滴定20.00mL等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和醋酸溶液，滴定曲線如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是()A．Ⅰ表示的是滴定醋酸溶液的曲線B．初始鹽酸和醋酸溶液濃度均為0.100mol·L－1C．滴定鹽酸和醋酸溶液時(shí)，均可選擇酚酞作指示劑D．以甲基橙作指示劑滴定鹽酸時(shí)，終點(diǎn)時(shí)顏色變化為由黃色變橙色答案D解析醋酸是弱電解質(zhì)，HCl是強(qiáng)電解質(zhì)，相同濃度的醋酸和鹽酸，醋酸的pH>鹽酸的pH，所以Ⅰ表示滴定醋酸溶液的曲線，Ⅱ表示的是滴定鹽酸的曲線，故A正確；根據(jù)圖像可知，滴定鹽酸和醋酸溶液消耗的V(NaOH)都等于20.00mL，故鹽酸和醋酸溶液濃度相等，都等于0.100mol·L－1，故B正確；酚酞的變色范圍是8.2～10.0，則滴定醋酸溶液、鹽酸時(shí)，均可選擇酚酞作指示劑，故C正確；以甲基橙作指示劑滴定鹽酸時(shí)，開(kāi)始時(shí)的溶液顏色為紅色，最后的顏色變化應(yīng)為由紅色變?yōu)槌壬?，且半分鐘之?nèi)不變化，故D不正確。二、中和滴定誤差分析1．誤差分析依據(jù)(一元酸、堿的中和滴定)中和滴定實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生誤差的途徑主要有操作不當(dāng)、讀數(shù)不準(zhǔn)等，分析誤差要根據(jù)計(jì)算式分析，c待測(cè)＝eq\f(c標(biāo)準(zhǔn)·V標(biāo)準(zhǔn),V待測(cè))，當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)酸溶液滴定待測(cè)堿溶液時(shí)，c標(biāo)準(zhǔn)、V待測(cè)均為定值，c待測(cè)的大小取決于V標(biāo)準(zhǔn)的大小。2．常見(jiàn)的誤差分析以用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測(cè)氫氧化鈉溶液為例：步驟操作c(NaOH)洗滌未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤(rùn)洗滴定管偏高錐形瓶用待測(cè)溶液潤(rùn)洗偏高未用待測(cè)液潤(rùn)洗取用待測(cè)液的滴定管偏低錐形瓶洗凈后瓶?jī)?nèi)殘留有少量蒸餾水無(wú)影響讀數(shù)滴定前仰視讀數(shù)或滴定后俯視讀數(shù)偏低滴定前俯視讀數(shù)或滴定后仰視讀數(shù)偏高滴定滴定完畢后立即讀數(shù)，半分鐘后顏色又褪去偏低滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡，滴定后氣泡消失偏高滴定過(guò)程中振蕩時(shí)有液滴濺出偏低滴定過(guò)程中，錐形瓶?jī)?nèi)加少量蒸餾水無(wú)影響1．稱取一定質(zhì)量的NaOH來(lái)測(cè)定未知濃度的鹽酸時(shí)(NaOH放在錐形瓶?jī)?nèi)，鹽酸放在滴定管中)。用A.偏高；B.偏低；C.無(wú)影響；D.無(wú)法判斷填寫(xiě)下列各項(xiàng)操作會(huì)給實(shí)驗(yàn)造成的誤差。(1)稱量固體NaOH時(shí)，未調(diào)節(jié)天平的零點(diǎn)()(2)將NaOH放入錐形瓶中加水溶解時(shí)，加入水的體積不準(zhǔn)確()(3)滴定管裝入鹽酸前未用鹽酸潤(rùn)洗()(4)開(kāi)始滴定時(shí)，滴定管尖嘴處有氣泡，滴定完畢氣泡排出()(5)滴定前未將液面調(diào)至刻度線“0”或“0”以下，結(jié)束時(shí)初讀數(shù)按0計(jì)算()(6)在滴定過(guò)程中活塞處漏液()(7)搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，因用力過(guò)猛，使少量溶液濺出()(8)滴定前讀數(shù)時(shí)仰視，滴定完畢讀數(shù)時(shí)俯視()答案(1)D(2)C(3)B(4)B(5)A(6)B(7)A(8)A解析(1)稱量固體NaOH時(shí)，未調(diào)節(jié)天平零點(diǎn)，不能確定稱量結(jié)果是偏高還是偏低。(2)錐形瓶?jī)?nèi)是否含水或加多少水并不影響NaOH與HCl的中和反應(yīng)。(3)滴定管中裝鹽酸前未潤(rùn)洗相當(dāng)于將待測(cè)液稀釋了，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果偏低。(4)滴定前有氣泡，滴定后無(wú)氣泡，相當(dāng)于待測(cè)液比實(shí)際用量多了，導(dǎo)致結(jié)果偏低。(5)讀出的數(shù)據(jù)比實(shí)際值小，導(dǎo)致結(jié)果偏高。(6)滴定過(guò)程中漏液使讀出的待測(cè)液的體積比實(shí)際消耗量多，導(dǎo)致結(jié)果偏低。(7)搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，用力過(guò)猛，使少量液體濺出，致使一部分NaOH未被中和，消耗待測(cè)液體積減小，使測(cè)定結(jié)果偏高。(8)讀出的數(shù)據(jù)比實(shí)際值偏小，使結(jié)果偏高。2．在化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中，往往由于讀數(shù)不規(guī)范導(dǎo)致較大的實(shí)驗(yàn)誤差。下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)導(dǎo)致所配制(或所測(cè)定)溶液濃度偏高的是(其他操作均正確)()A．配制500mL1mol·L－1稀硫酸實(shí)驗(yàn)中，用量筒量取18mol·L－1濃硫酸時(shí)俯視讀數(shù)B．配制100mL5mol·L－1氯化鈉溶液實(shí)驗(yàn)中，定容時(shí)仰視刻度線C．用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測(cè)NaOH溶液實(shí)驗(yàn)中，使用堿式滴定管開(kāi)始平視，后來(lái)俯視讀數(shù)D．用標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液滴定待測(cè)鹽酸實(shí)驗(yàn)中，使用堿式滴定管開(kāi)始平視，后來(lái)俯視讀數(shù)答案C解析A項(xiàng)，先計(jì)算所需體積再量取，俯視讀數(shù)使得所量液體體積小于所需的體積，使得所配制溶液濃度偏低；B項(xiàng)，定容時(shí)仰視刻度線，當(dāng)液面已超過(guò)刻度線后才認(rèn)為恰好與刻度線相切，使得所配制溶液濃度偏低；C項(xiàng)，如使用堿式滴定管放出20.00mL待測(cè)NaOH溶液到錐形瓶中，起始時(shí)液面在“0”刻度處，俯視使