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驗操作、數(shù)據(jù)處理、誤差分析及其在定量測定中的遷移應(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)來測定未知濃度的堿(或酸)的實驗方法。(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、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)盛放見光易分解物質(zhì)的為棕色滴定管。3．主要試劑(1)待測液；(2)標(biāo)準液；(3)指示劑(一般用酚酞或甲基橙)。常見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.實驗操作(1)實驗前的準備工作(2)滴定(3)終點的判斷：等到滴入最后半滴標(biāo)準液，指示劑變色，且在半分鐘內(nèi)不變回原色，視為滴定終點并記錄標(biāo)準液的體積。(4)數(shù)據(jù)處理：為減少實驗誤差，滴定時，要求重復(fù)實驗2～3次，求出每次待測溶液的物質(zhì)的量濃度，然后再求出測定數(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，要用待測液潤洗2～3次()(2)酸堿中和滴定實驗一般不用石蕊作指示劑，是因為石蕊變色不明顯()(3)滴定實驗中左手控制滴定管的活塞，右手搖動錐形瓶()(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待測液時可用量筒量取()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．強酸與強堿恰好中和時pH＝7，而甲基橙、酚酞的變色均不在pH＝7時，為什么還可以用它們作指示劑指示滴定終點？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、堿中和滴定過程中，溶液的pH在接近滴定終點時有一個突變過程，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的點上，但體積差距很小，可以忽略不計。1．用0.01mol·L－1硫酸滴定0.01mol·L－1NaOH溶液，中和后加水至100mL。若滴定時終點判斷有誤差：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，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定某燒堿樣品的純度，試根據(jù)實驗回答下列問題：(1)準確稱量8.2g含有少量中性易溶雜質(zhì)的樣品，配成500mL待測溶液。稱量時，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，用0.2000mol·L－1的鹽酸來滴定待測溶液，不可選用________(填字母)作指示劑。A．甲基橙B．石蕊C．酚酞(3)滴定過程中，眼睛應(yīng)注視_______________________________；在鐵架臺上墊一張白紙，其目的是_________________________。(4)根據(jù)下表數(shù)據(jù)，計算被測燒堿溶液的物質(zhì)的量濃度是_______mol·L－1，燒堿樣品的純度是_____。滴定次數(shù)待測溶液體積/mL標(biāo)準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)錐形瓶內(nèi)溶液顏色的變化便于觀察錐形瓶內(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、腐蝕性強的試劑時，樣品應(yīng)放在小燒杯中。(2)酸堿中和滴定時，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錐形瓶在裝待測液前不能用待測液潤洗。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，均可選擇酚酞作指示劑D．以甲基橙作指示劑滴定鹽酸時，終點時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，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，開始時的溶液顏色為紅色，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)中和滴定實驗中，產(chǎn)生誤差的途徑主要有操作不當(dāng)、讀數(shù)不準等，分析誤差要根據(jù)計算式分析，c待測＝eq\f(c標(biāo)準·V標(biāo)準,V待測)，當(dāng)用標(biāo)準酸溶液滴定待測堿溶液時，c標(biāo)準、V待測均為定值，c待測的大小取決于V標(biāo)準的大小。2．常見的誤差分析以用標(biāo)準鹽酸滴定待測氫氧化鈉溶液為例：步驟操作c(NaOH)洗滌未用標(biāo)準鹽酸潤洗滴定管偏高錐形瓶用待測溶液潤洗偏高未用待測液潤洗取用待測液的滴定管偏低錐形瓶洗凈后瓶內(nèi)殘留有少量蒸餾水無影響讀數(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程中振蕩時有液滴濺出偏低滴定過程中，錐形瓶內(nèi)加少量蒸餾水無影響1．稱取一定質(zhì)量的NaOH來測定未知濃度的鹽酸時(NaOH放在錐形瓶內(nèi)，鹽酸放在滴定管中)。用A.偏高；B.偏低；C.無影響；D.無法判斷填寫下列各項操作會給實驗造成的誤差。(1)稱量固體NaOH時，未調(diào)節(jié)天平的零點()(2)將NaOH放入錐形瓶中加水溶解時，加入水的體積不準確()(3)滴定管裝入鹽酸前未用鹽酸潤洗()(4)開始滴定時，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)束時初讀數(shù)按0計算()(6)在滴定過程中活塞處漏液()(7)搖動錐形瓶時，因用力過猛，使少量溶液濺出()(8)滴定前讀數(shù)時仰視，滴定完畢讀數(shù)時俯視()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，未調(diào)節(jié)天平零點，不能確定稱量結(jié)果是偏高還是偏低。(2)錐形瓶內(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洗相當(dāng)于將待測液稀釋了，導(dǎo)致測定結(jié)果偏低。(4)滴定前有氣泡，滴定后無氣泡，相當(dāng)于待測液比實際用量多了，導(dǎo)致結(jié)果偏低。(5)讀出的數(shù)據(jù)比實際值小，導(dǎo)致結(jié)果偏高。(6)滴定過程中漏液使讀出的待測液的體積比實際消耗量多，導(dǎo)致結(jié)果偏低。(7)搖動錐形瓶時，用力過猛，使少量液體濺出，致使一部分NaOH未被中和，消耗待測液體積減小，使測定結(jié)果偏高。(8)讀出的數(shù)據(jù)比實際值偏小，使結(jié)果偏高。2．在化學(xué)實驗操作中，往往由于讀數(shù)不規(guī)范導(dǎo)致較大的實驗誤差。下列有關(guān)實驗中，會導(dǎo)致所配制(或所測定)溶液濃度偏高的是(其他操作均正確)()A．配制500mL1mol·L－1稀硫酸實驗中，用量筒量取18mol·L－1濃硫酸時俯視讀數(shù)B．配制100mL5mol·L－1氯化鈉溶液實驗中，定容時仰視刻度線C．用標(biāo)準鹽酸滴定待測NaOH溶液實驗中，使用堿式滴定管開始平視，后來俯視讀數(shù)D．用標(biāo)準NaOH溶液滴定待測鹽酸實驗中，使用堿式滴定管開始平視，后來俯視讀數(shù)答案C解析A項，先計算所需體積再量取，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，定容時仰視刻度線，當(dāng)液面已超過刻度線后才認為恰好與刻度線相切，使得所配制溶液濃度偏低；C項，如使用堿式滴定管放出20.00mL待測NaOH溶液到錐形瓶中，起始時液面在“0”刻度處，俯視使