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1、第3课时酸碱中和滴定及其拓展应用1.能进行溶液pH的简单计算,能正确测定溶液pH,能调控溶液的酸碱性。2.能选择实例说明溶液pH的调控在工农业生产和科学研究中的重要作用。酸碱中和滴定1.实验原理(1)概念:用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法。(2)原理:c待=c标V标V待(以一元酸与一元碱的滴定为例)。(3)酸碱中和滴定的关键准确测定标准液和待测液的体积。选取适当指示剂,准确判断滴定终点。常用酸碱指示剂及变色范围指示剂变色范围的pH石蕊8.0蓝色甲基橙4.4黄色酚酞10.0红色2.实验用品(1)仪器(2)试剂标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。指示剂的选择根据滴
2、定终点的酸碱性选择指示剂:滴定终点为碱性时,一般用酚酞作指示剂,滴定终点为酸性时,一般用甲基橙作指示剂。3.实验操作以酚酞作指示剂,用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例:(1)滴定前的准备(2)滴定(3)终点判断等到滴入最后半滴标准液,溶液由红色变为无色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点并记录标准液的体积。(4)数据处理按上述操作重复23次,求出消耗标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=c(HCl)V(HCl)V(NaOH)计算。 酸碱恰好中和(即滴定终点)时溶液不一定呈中性,最终溶液的酸碱性取决于生成盐的性质,强酸强碱盐的溶液呈中性,强碱弱酸盐的溶液呈碱性,强酸弱碱盐的溶液呈酸性
3、。4.酸碱中和滴定的误差分析(1)原理cB=cAVAVB,由于VB是准确量取的体积,cA是标准溶液的浓度,它们均为定值,所以cB的大小取决于VA的大小,VA大则cB偏大,VA小则cB偏小。(2)常见误差以标准酸溶液滴定未知浓度的碱(酚酞作指示剂)为例:步骤操作VAcB洗涤酸式滴定管未用标准溶液润洗变大偏高碱式滴定管未用待测溶液润洗变小偏低锥形瓶用待测溶液润洗变大偏高锥形瓶洗净后还留有蒸馏水不变无影响取液放出碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失变小偏低滴定酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失变大偏高振荡锥形瓶时部分液体溅出变小偏低部分酸液滴出锥形瓶外变大偏高溶液颜色较浅时滴入酸液过快
4、,停止滴定后又加一滴NaOH溶液无变化变大偏高读数滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)变小偏低滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)变大偏高5.酸碱滴定曲线的综合考查(1)强酸与强碱滴定过程中的pH曲线以0.100 0 molL-1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 molL-1盐酸为例:(2)强酸(碱)滴定弱碱(酸)pH曲线的比较氢氧化钠溶液滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸溶液的滴定曲线盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠溶液、氨水的滴定曲线曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高突跃点变化范围不同:强碱与强酸(强酸与强碱)
5、反应的突跃点变化范围大于强碱与弱酸(强酸与弱碱)反应理解辨析1.判一判(正确的打“”,错误的打“”)(1)中和滴定实验中所用标准溶液越浓越好,指示剂的用量一般为23 mL。()(2)利用如图所示的方法,排出酸式滴定管内的气泡。()(3)利用酚酞试液作指示剂,达到滴定终点时,锥形瓶内的溶液的pH一定为7。()解析:(1)中和滴定实验中,标准溶液越浓,误差越大,指示剂的用量一般为23滴。(2)酸式滴定管下端为玻璃旋塞,图示滴定管为碱式滴定管。(3)利用酚酞试液作指示剂,酚酞的变色范围为810,滴定终点时溶液的pH8,但pH不一定等于7。答案:(1)(2)(3)2.想一想下图为向20 mL 0.1
6、molL-1HA溶液中逐滴加入 0.1 molL-1NaOH溶液所形成的滴定曲线(室温下),图中所标出的五个点的理解与分析是解题关键,分析这五个特殊点在解题中的作用。提示:(1)A点为反应的“起始”点,判断酸、碱的相对强弱。(2)B点为反应“一半”点,判断是哪种溶质的等量混合。(3)C点为溶液的“中性”点,判断溶液中溶质的成分及哪种物质过量或不足。(4)D点为“恰好”反应点,判断生成的溶质成分及溶液的酸碱性。(5)E点为反应的“过量”点,判断溶液中的溶质,判断哪种物质过量。 中和滴定仪器使用及滴定过程分析1.室温条件下,将0.1 molL-1的NaOH溶液逐滴滴入10 mL 0.1 molL-
7、1 HB溶液中,所得溶液pH随NaOH溶液体积的变化如图。下列说法正确的是(B)A.K(HB)的数量级为10-4B.该中和滴定可采用酚酞作为指示剂C.V1=10D.b点时,NaOH与HB恰好完全反应解析:根据HB的电离平衡方程式,电离出的c(H+)=c(B-),即K(HB)=c(H+)c(B-)c(HB)c2(H+)c(HB)=10-3,K(HB)的数量级为10-3,A错误;V1时混合溶液恰好为中性,由于NaB为强碱弱酸盐,故此时酸有剩余,V1Ksp(AgSCN)=210-12可知,硝基苯的作用为防止AgCl转化为AgSCN,C错误;取消步骤,则AgCl转化为AgSCN,所需NH4SCN体积V
8、偏大,由Cl元素的质量分数为3.55(5-cV)m%可知,测定结果偏小,D错误。1.(2021湖南卷,9)常温下,用0.100 0 molL-1的盐酸分别滴定20.00 mL浓度均为0.100 0 molL-1的三种一元弱酸的钠盐(NaX、NaY、NaZ)溶液,滴定曲线如图所示。下列判断错误的是(C)A.该NaX溶液中:c(Na+)c(X-)c(OH-)c(H+)B.三种一元弱酸的电离常数:Ka(HX)Ka(HY)Ka(HZ)C.当pH=7时,三种溶液中:c(X-)=c(Y-)=c(Z-)D.分别滴加20.00 mL盐酸后,再将三种溶液混合:c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(
9、OH-)解析:在NaX溶液中,X-发生水解反应X-+H2OHX+OH-,溶液中存在c(Na+)c(X-)c(OH-)c(H+),A判断正确;等浓度的NaX、NaY、NaZ三种溶液的pH大小关系NaZNaYNaX,根据“越弱越水解”可知,酸性HXHYHZ,则电离常数Ka(HX)Ka(HY)Ka(HZ),B判断正确;pH=7时,根据电荷守恒,三种溶液滴定后分别存在c(Cl-)+c(X-)=c(Na+)、c(Cl)-+c(Y-)=c(Na+)、c(Cl-)+c(Z-)=c(Na+),由于三种一元酸的酸性强弱不同,则向其盐溶液中加入HCl的物质的量不同,则c(X-)、c(Y-)、c(Z-)三者不相等,
10、C判断错误;分别加入20.00 mL盐酸后,均恰好完全反应,三种溶液的溶质分别为HX与NaCl、HY与NaCl、HZ与NaCl,三种溶液混合后的溶液中存在电荷守恒c(X-)+c(Y-)+c(Z-)+c(OH-)+c(Cl-)=c(H+)+c(Na+),因为c(Na+)=c(Cl-),所以c(X-)+c(Y-)+c(Z-)=c(H+)-c(OH-),D判断正确。2.(2020山东卷,20节选)(1)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂,滴定时应将KMnO4溶液加入(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00 mL的滴定管中,若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL,此时滴定管中KMnO4
11、溶液的实际体积为(填标号)。A.15.00 mLB.35.00 mLC.大于35.00 mLD.小于15.00 mL(2)某FeC2O42H2O样品中可能含有的杂质为Fe2(C2O4)3、H2C2O42H2O,采用KMnO4滴定法测定该样品的组成,实验步骤如下:.称取m g样品于锥形瓶中,加入稀H2SO4溶解,水浴加热至75 。用c molL-1的KMnO4溶液趁热滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,消耗KMnO4溶液V1 mL。.向上述溶液中加入适量还原剂将Fe3+完全还原为Fe2+,加入稀H2SO4酸化后,在75 继续用KMnO4溶液滴定至溶液出现粉红色且30 s内不褪色,又消耗KMn
12、O4溶液V2 mL。样品中所含H2C2O42H2O(M=126 g mol-1)的质量分数表达式为。下列关于样品组成分析的说法,正确的是(填标号)。A.V1V2=3时,样品中一定不含杂质B.V1V2越大,样品中H2C2O42H2O含量一定越高C.若步骤中滴入KMnO4溶液不足,则测得样品中Fe元素含量偏低D.若所用KMnO4溶液实际浓度偏低,则测得样品中Fe元素含量偏高解析:(1)KMnO4具有强氧化性,可腐蚀橡胶管,因此KMnO4溶液应采用酸式滴定管盛装。滴定管的构造特点是0刻度在上,最大刻度在下,最大刻度线下仍然存在一定容积,因此滴定管起始读数为15.00 mL时,滴定管中KMnO4溶液的
13、实际体积大于35.00 mL(即50.00 mL-15.00 mL),C项正确。(2)设FeC2O42H2O、Fe2(C2O4)3、H2C2O42H2O的物质的量分别为x、y、z,则由实验步骤和实验步骤反应过程中得失电子守恒可列等式:3x5+6y5+2z5=cV110-3 molx5+2y5=cV210-3 mol联立两式,解得z=52c(V1-3V2)10-3 mol,则样品中所含H2C2O42H2O的质量分数为z126 g mol-1mg100%=0.315c(V1-3V2)m100%。当V1V2=3时,则3x5+6y5+2z5x5+2y5=3,z=0,但y不一定等于0,A项错误;由上述分析知,样品中H2C2O42H2O的质量分数为0.315c(V1-3V2)m100%,则V1V2越大,样品中H2C2O42H2O含量一定越高,B项正确;若实验步骤中滴入的高锰酸钾溶液不足,则实验步骤所得混合液中残留C2O42-,实验步骤中消耗高锰酸钾溶液偏多,测得样品中Fe元素含量偏高,C项错误;结合上述分析知,Fe元素的质量分数为565cV210-3m100%,若所用高锰酸钾溶液实际浓度偏低,则得到的V2偏大,测得样品中Fe元素含量偏高,D项正确。答案:(1)酸式C(2)0.315c(V1-3V2)m100%BD