大學實驗化學 滴定分析法

PAGEPAGE1大學實驗化學滴定分析法難題解析HYPERLINK[TOP]例12-1稱取1.6160g硫酸銨固體，用水溶解后，轉入250mL容量瓶中定容。吸取25.00mL，加過量NaOH蒸餾，再用40.00mL0.05100mol·L-1的H2SO4溶液吸收產生的NH3，剩余的H2SO4用17.00mL0.09600mol·L-1的NaOH溶液中和（返滴定）。計算試樣中NH3的質量分數(shù)。反應式為2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO解(NH4)2SO4與NaOH的反應式為：(NH4)2SO4+2NaOH＝2NH3+Na2SO4+2H2OH2SO4吸收NH3的反應式為：2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4返滴定反應：H2SO4+2NaOH＝Na2SO4+2H2O由上述反應式可得出計算氨的物質的量的關系式為：根據(jù)質量分數(shù)：例12-2精確吸取氯化鈣（Mr＝111.0）注射液2.00mL，用水稀釋并加過量草酸銨使之沉淀，所得草酸鈣沉淀分離洗凈后，加稀硫酸使沉淀完全溶解。用c(KMnO4)=0.02000mol·L-1的溶液滴定所析出的草酸，用去KMnO4溶液26.12mL。試計算此注射液中CaCl2的質量濃度。解根據(jù)所涉及的反應式：Ca2++=CaC2O4n(CaCl2)=n(CaC2O4)=n()5+2+16H+=2Mn2++10CO2+8H2O則故例12-3檸檬酸（H3Cit）的三級解離常數(shù)分別為p＝3.14、p＝4.77、p＝6.39。0.1000mol·L-1檸檬酸溶液，用0.1000mol·L-1NaOH標準溶液滴定時，將有幾個滴定突躍？應選用何種指示劑？解c×＝0.1000×10－3.14＝7.2×10－5>10-8c×＝0.1000×10－4.77＝1.7×10－6>10-8c×＝0.1000×10－6.39＝4.1×10－8由于c×>10-8、c×>10-8，所以H3Cit溶液可用NaOH標準溶液直接滴定到Cit3-。但/<104、/<104，只能形成一個滴定突躍，可按一元酸一次被滴定?；瘜W計量點時溶液的OH-濃度和pH值分別為：pH＝14.00+lg2.5×10－5＝9.40化學計量點的pH為9.40可以選擇百里酚酞為指示劑。例12-4臨床上常用EDTA標準溶液測定體液中某些金屬離子的含量，用于診斷是否患有某種疾病，在測定人尿樣中Ca2+、Mg2+含量時，吸取10.00mL尿樣，加入pH＝10的NH4Cl-NH3緩沖溶液，以鉻黑T為指示劑，用0.01000mol·L-1EDTA標準溶液滴定，消耗25.00mL；另取10.00mL尿樣，加NaOH溶液調節(jié)pH至12，以鈣指示劑為指示劑，用0.01000mol·L-1EDTA標準溶液滴定，消耗11.00mL。已知人尿樣Ca2+、Mg2+含量的質量濃度正常范圍分別為0.1～0.8g·L-1和0.03～0.6g·L-1，通過計算判斷所測尿樣中Ca2+、Mg2+分析在pH=10左右以鉻黑T為指示劑，用EDTA滴定的是Ca2+、Mg2+總量；而在pH＝12時，由于Mg2+生成了Mg(OH)2沉淀，以鈣指示劑為指示劑，在此pH條件下滴定的只是Ca2+。解根據(jù)質量濃度從計算結果可知，該尿樣中和Ca2+、Mg2+離子含量均處于正常范圍內。學生自測題HYPERLINK[TOP]HYPERLINK判斷題HYPERLINK選擇題HYPERLINK填空題HYPERLINK問答題HYPERLINK計算題一、判斷題（對的打√，錯的打×）1.NaOH滴定HCl，酚酞作指示劑優(yōu)于甲基橙，而HCl滴定NaOH，則相反。()2.高錳酸鉀是氧化劑，所以高錳酸鉀法只能用于還原性物質的測定。()3.在配合滴定中，金屬離子與滴定劑EDTA一般是以1：1配合。()4.當溶液中H+濃度與OH-濃度相等時，酸堿指示劑顯示其中間色。()5.酸堿滴定的突躍范圍與酸堿的濃度成反比。()二、選擇題（將每題一個正確答案的標號選出）HYPERLINK[TOP]一、判斷題1.√2.×3.√4.×5.×二、選擇題1.B2.A3.B4.B5.A三、填空題1.（1）酸堿濃度2.（2）濃HCl易揮發(fā)3.（3）10mL（4）40mL四、問答題1.答（1）H2C2O4·H2O風化后會失去結晶水，使H2C2O4·H2O變?yōu)镠2C2O4，由于H2C2O4的相對分子質量小于H2C22.酸堿滴定的pH突躍范圍是指化學計量點前后一定誤差范圍內（通常是指相對誤差為－0.1％～＋0.1％）溶液pH值的變化范圍。濃度和溫度影響強酸強堿相互滴定的pH突躍范圍；濃度、溫度和酸堿的強度（即Ka、Kb的大小）影響弱酸、弱堿滴定的pH突躍范圍。五、計算題1.2.章后習題解答HYPERLINK[TOP]習題1.下列數(shù)據(jù)，各包括幾位有效數(shù)字？(1)2.0321(2)0.0215(3)pKHIn＝6.30(4)0.01﹪(5)1.0×10-5解5；3；2；1；22.分析天平的稱量誤差為±0.0001g，用減差法稱取樣品時，兩次稱量的最大誤差可達±0.0002解RE=×100%T＝0.2所稱樣品至少要大于0.2g。3.兩人分析同一試樣中的含銅量，其結果質量分數(shù)(ω)如下：甲0.36100.36120.3603乙0.364l0.36420.3643巳知此試樣中含銅量的真實值為0.3606。試問何人所得結果的準確度高？何人的結果精密度高？為什么？解甲的＝（0.3610+0.3612+0.3603）/3＝0.3608乙的＝（0.364l+0.3642+0.3643）/3＝0.3642甲的準確度高，因平均測量值接近于真實值；乙的精密度高,因它的重現(xiàn)性好。4.在用鄰苯二甲酸氫鉀標定NaOH溶液的濃度時，若在實驗過程中發(fā)生下列過失的情況，試說明每種情況下NaOH溶液所測得的濃度是偏大還是偏小。(1)滴定管中NaOH溶液的初讀數(shù)應為1.00mL，誤記為0.10mL。(2)稱量鄰苯二甲酸氫鉀的質量應為0.3518g，誤記為解可利用下式計算NaOH溶液的濃度：(1)初讀數(shù)1.00mL誤計為0.10mL，使V(NaOH)偏大，由上式可知測定的NaOH溶液濃度偏低；(2)由于將稱量的鄰苯二甲酸氫鉀的質量0.3518g誤計為0.3578g，使m(KHC8H4O45.某一弱堿型指示劑的KIn-＝1.3×10-5，此指示劑的變色范圍是多少？解pKIn-＝-lgKIn-=-lg(1.3×10-5)=4.89pKHIn＝14－4.89=9.11故變色范圍為pH8.11～10.116.稱取分析純Na2CO31.3350g，配成一級標準物質溶液250.0mL，用來標定近似濃度為0.1mol·L-1HCl溶液，測得一級標準物質溶液25.00mL恰好與HCl溶液24.50mL反應完全。求此HCl溶液的準確濃度。解一級標準物質溶液25.00mL中Na2CO3的質量＝0.1335根據(jù)Na2CO3標定HCl溶液的計量關系Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O得因此HCl溶液的準確濃度為0.1028mol·L-1。7.標定濃度為0.1mol·L-1的NaOH溶液，欲消耗25mL左右的NaOH溶液，應稱取一級標準物質草酸(H2C2O4·2H2O)的質量約為多少？能否將稱量的相對誤差控制在±0.05﹪范圍之內？若改用鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4解若稱量草酸采取差減法進行，則分析天平引起的絕對誤差為0.0001g，故不能控制在0.05％范圍內。若改用鄰苯二甲酸氫鉀，M(KHC8H4O4)＝204g·mol-1，故可以控制在0.05％范圍內。8.化學計量點和滴定終點有何不同？在各類酸堿滴定中，計量點、滴定終點和中性點之間的關系如何？解化學計量點是化學反應的等量點，而滴定終點則是指示劑的變色點。在各類酸堿滴定中，所選指示劑的變色點與該反應的化學計量點應盡可能接近。中性點的pH值永遠等于7，而化學計量點和變色點的pH值則根據(jù)滴定反應類型的不同和所選指示劑的不同而不同。9.用NaOH溶液滴定某一元弱酸時，已知加入40.00mLNaOH溶液時達到化學計量點，而加入NaOH標準溶液16.00mL時，溶液的pH值為6.20。求此弱酸的離解常數(shù)。解設一元弱酸為HA，pKa＝6.3810.下列各酸(假設濃度均為0.1000mol·L-1，體積均為20.00mL)，哪些能用0.1000mol·L-1NaOH溶液直接滴定？哪些不能？如能直接滴定，應選用什么指示劑，各有幾個滴定突躍？(1)蟻酸(HCOOH)pKa＝3.75(2)琥珀酸(H2C4H4O4)p＝4.16；p＝5.61(3)順丁烯二酸(H2C4H2O4)p＝1.83；p＝6.07(4)鄰苯二甲酸(H2C8H4O4)p＝2.89；p＝5.51(5)硼酸(H3BO3)p＝9.27解（1）能，因為pKa＝3.75，Ka＝1.7×10-4,cKa≥10-8，由于滴定突躍范圍為6.75～9.70，因此可選用酚酞作指示劑。（2）能，因為c≥10-8，c≥10-8，但/<104,故只有一個滴定突躍，可作為一元弱酸進行滴定。由于化學計量點時的pH9.6左右，故可選用百里酚酞作指示劑。（3）能，因為c≥10-8，c≥10-8，且/>104,故有2個滴定突躍，可進行分步滴定。由于第一化學計量點時的pH＝3.95，第二化學計量點時的pH＝9.30，因此可分別選用甲基橙和百里酚酞作為兩步滴定的指示劑。（4）能，因為c≥10-8，c≥10-8，但/<104，故只有一個滴定突躍，可作為一元弱酸進行滴定。由于化學計量點時的pH9.0左右，故可選用酚酞或百里酚酞作指示劑。（5）不能，因為c≤10-811.已知檸檬酸H3Cit(H3OHC6H4O6)的三級解離常數(shù)分別為p＝3.13，p＝4.76，p＝6.40，濃度為0.1000mol·L-1檸檬酸溶液，用0.1000mol·L-1NaOH標準溶液滴定時，將有幾個滴定突躍？應選用什么指示劑？解因為c≥10-8、c≥10-8、c≥10-8但/<104、/<104因此，只有一個滴定突躍，可作為一元弱酸進行滴定。由于化學計量點時的pH＝9.40，故可選用百里酚酞作指示劑。12.某試樣中含有Na2CO3、NaHCO3和不與酸反應的雜質，稱取該樣品0.6839g溶于水，用0.2000mol·L-1解13.準確稱取粗銨鹽1.000g，加過量NaOH溶液，將產生的氨經蒸餾吸收在50.00mL0.2500mol·L-1H2SO4溶液中。過量的酸用0.5000mol·L-1解根據(jù)反應式+OH-=NH3+H2O2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4+2H2OH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O可得各物質的計量關系14.準確量取過氧化氫試樣溶液25.00mL，置于250mL容量瓶中，加水至刻度，混勻。準確吸出25.00mL，加H2SO4酸化，用0.02732mol·L-1KMnO4標準溶液滴定，消耗35.86mL，計算試樣溶液中過氧化氫的質量體積分數(shù)。解根據(jù)反應5H2O2+2KMnO4+3H2SO4＝K2SO4+2MnSO4+5O2+8H2O得H2O2與KMnO4的計量關系為：15.測定血液中Ca2+含量時,常將其沉淀為CaC2O4，再將沉淀溶解于硫酸，并用KMnO4標準溶液滴定。設取5.00mL血液，稀釋至50.00mL，再取稀釋后的血液10.00mL，經上述處理后用0.00200mol·L-1的KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液1.15mL。求100mL血液中Ca2+的質量(mg)。解根據(jù)滴定反應方程式Ca2++＝CaC2O4↓5+2+16H+＝2Mn2++10CO2↑+8H2O得各物質的計量關系：則100mL血液中Ca2+的質量：m(Ca2+)=c(Ca2+)×V(血液)×M(Ca2+)=0.00575mol·L-1×100×10-3L×40g=23.0×10-316.稱取漂白粉樣品2.622g，加水和過量的KI，用適量硫酸酸化，析出的I2立即用0.1109mol·L-1Na2S2O3標準溶液滴定，消耗了35.58mL。計算樣品中有效氯Ca(OCl)2的質量分數(shù)。[M(Ca(OCl)2)=143.0g·mol解據(jù)反應式:Ca(OCl)2+4HCl+4KI＝CaCl2+2I2+4KCl+2H2OI2+2＝2I-+17.精密稱取維生素C(C6H8O6)(M=176.12g·mol-1)試樣0.1988g，加新煮沸過的冷蒸餾水100mL和稀HAc10mL，加淀粉指示劑后，用0.05000mol·L-1I解n(C6H8O6)＝n(I2)=c(I2)V(I2)18.一定質量的ZnO與20.00mL0.1000mol·L-1HCl溶液恰能完全作用，若滴定相同質量的ZnO，須用0.05000mol·L-1的EDTA標準溶液多少mL?解根據(jù)反應ZnO+2HCl＝ZnCl2+H2On(ZnO)＝(HCl)19.稱取基準物質CaCO30.2100g解根據(jù)n(CaCO3)＝n(EDTA)=c(EDTA)V(EDTA)20.取100.00mL水樣，在pH值為10左右，以鉻黑T為指示劑，用0.01048mol·L-1EDTA標準溶液滴定至終點，共消耗14.20mL；另取100.00mL該水樣，調節(jié)pH值至13，使Mg2+形成Mg(OH)2沉淀，以紫脲酸胺為指示劑，用上述EDTA標準溶液滴定，消耗EDTA標準溶液10.54mL，計算水中Ca2+、Mg2+的濃度各為多少。解21.取醫(yī)院放射科含銀廢液10.00mL，經HNO3酸化后，以NH4Fe(SO4)2為指示劑，用0.04382mol·L-1NH4SCN標準溶液滴定，消耗23.48mL，求廢液中Ag+的含量（g·L－1）。解Ag+(aq)+SCN-(aq)=AgSCN(s)n(Ag+)=n(SCN-)=c(NH4SCN)V(NH4SCN)Exercises1.Ifyouhadtodothecalculationof(29.837-29.24)/32.065,whatwouldbethecorrectresultofsignificantfigure?AnswerThesignificantfigurewouldbe0.0192.Twomonoproticacid,both0.1000mol·L-1inconcentration,aretitratedwith0.1000mol·L-1(a)Whichistheweakeracid?(b)Whichindicatorsinfollowingcouldbeusedtotitrateeachoftheseacids?MethylorangeMethylredBromthymolbluePhenolphthaleinpHrangerforcolorchange3.1～4.44.4～6.26.0～7.58.0-9.6Solution(a)HXisweaker.ThehigherthepHattheequivalencepoint,thestrongertheconjugatebase(X-)andtheweakertheconjugateacid(HX).(b)Phenolphthalein,whichchangescolorinthepH8～9.6range,isperfectforHXandprobablyappropriateforHY.3.Asampleof0.1276gofanunknownmonoproticacid,HX,wasdissolvedin25.00mLofwaterandtitratedwith0.0633mol·L-1(a)Whatisthemolarmassoftheacid?(b)After10.00mLofbasehadbeenaddedinthetitration,thepHwasdeterminedtobe5.87.WhatistheKafortheunknownacid?SolutionHA+NaOH=NaA+H2O(a)n(HA)=n(NaOH)=c(NaOH)V(NaOH)(b)Ka=1.6×10-64.HowmanygramsofH2C2O4·2H2Oareneedtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1standardsolutionanda0.1000mol·L-1H3O+standardsolution?Solutionx=3.150g3.150gofH2C2O4·2H2Oareneededtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1∵AlmostalltheH3O+inthesolutioncomesfromthefirstionizationreaction.TheconcentrationinH3O+canbedeterminedbyconsideringonlyKa1.H2C2O4=+H3O+y-0.1×0.250.1×0.250.1×0.25m(H2C2O4·2H2O)=y×M(H2C2O4·2H2O)=0.036mol×126g·mol-1=4.5gofH2C2O4·2H2Oareneededtoprepare250.0mLofa0.1000mol·L-1H3O5.Astudenttitrated25.00mLofNaOHsolutionwithstandardsulfuricacid.Ittook13.40mLof0.05550mol·L-1H2SO4toneutralizethesodiumhydroxideinthesolution.WhatwasthemolarityoftheNaOHsolution?Theequation