資源簡介

3.2 第2課時　酸堿中和滴定
【學(xué)習(xí)目標】
1.理解酸堿中和滴定的原理。
2.初步掌握中和滴定的儀器、操作、中和滴定的誤差分析及其計算。
【合作探究】
任務(wù)1　酸堿中和滴定原理和操作
【學(xué)習(xí)情境】
評價奶制品質(zhì)量的指標,最重要的一點就是其蛋白質(zhì)含量,人們經(jīng)常以氮含量來推測蛋白質(zhì)含量,在奶制品中添加三聚氰胺可提高氮含量,因此三聚氰胺也被稱為“蛋白精”。奶制品中含氮量測定原理:首先將蛋白質(zhì)與濃硫酸共熱,使有機氮轉(zhuǎn)化為硫酸銨,加入過量的濃氫氧化鈉溶液后N轉(zhuǎn)化為NH3,用過量的硼酸吸收NH3生成四硼酸銨,然后用標準鹽酸滴定,滴定反應(yīng)的化學(xué)方程式為(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O2NH4Cl+4H3BO3。某同學(xué)完成了該滴定過程,該同學(xué)依據(jù)的實驗原理是什么呢 通過本節(jié)課程的學(xué)習(xí)你也能測定奶粉中的含氮量了!
【新知生成】
1.酸堿中和滴定的含義
利用　　　　的酸(或堿)來滴定未知濃度的堿(或酸),通過測定反應(yīng)完全時消耗已知濃度的酸(或堿)的　　　　,從而推算出未知濃度的堿(或酸)的　　　　的方法。
2.酸堿中和滴定實驗原理
(1)中和反應(yīng)的實質(zhì):　　　　　　　　。
(2)恰好中和時滿足關(guān)系:n(H+)酸=n(OH-)堿。
(3)一元強酸、強堿間的關(guān)系:c待=。
3.主要儀器及使用方法
酸堿中和滴定所使用的主要儀器是　　　　和滴定管。滴定管分為兩種:　　　　滴定管、　　　　滴定管。滴定管的上端都標有　　　　、　　　　、　　　　;滴定管的精確度為　　　　。
【答案】1.已知濃度　體積　濃度　2.H++OH-H2O　3.錐形瓶　酸式　堿式　規(guī)格大小　使用溫度　“0”刻度　0.01 mL
【核心突破】
典例1　在一支25 mL的酸式滴定管中裝入0.1 mol·L-1的HCl溶液,其液面恰好在5 mL刻度處,若把滴定管中的溶液全部放入燒杯中,然后用0.1 mol·L-1的NaOH溶液進行中和,則所需NaOH溶液的體積(　　)
A.大于20 mL
B.小于20 mL
C.等于20 mL
D.等于5 mL
【解析】要正確解答本題,必須準確了解滴定管的刻度特征,滴定管下部直至尖嘴底部無刻度,故鹽酸實際的體積大于20 mL,因此需NaOH溶液的體積大于20 mL。
【答案】A
易錯辨析：滴定管的刻度自上而下由小到大,“0”刻度(最小刻度值線)在上但未到最上端,最大刻度值線在下,但未到活塞或閥處,普通滴定管上刻度精確到0.1 mL,估讀到0.01 mL。在滴定管上端標注著適宜使用溫度(一般為20℃)和有效容量(又叫規(guī)格)。因為下端有一部分沒有刻度,所以滴定管的全部容積大于它的最大刻度值。
訓(xùn)練1　下列有關(guān)儀器的使用,正確的是(　　)
A.用托盤天平稱取21.82 g食鹽
B.用酸式滴定管量取15.30 mL 0.10 mol·L-1 H2SO4溶液
C.用量筒量取13.56 mL鹽酸
D.滴定達終點時,下圖滴定管的正確讀數(shù)為23.65 mL
【解析】A項,托盤天平精確到0.1g,無法稱出21.82g 食鹽,錯誤;B項,滴定管精確到0.01mL,可量取15.30mL H2SO4溶液,正確;C項,量筒精確到0.1mL,無法量取13.56mL鹽酸,錯誤;D項,滴定管的正確讀數(shù)為22.35 mL,錯誤。
【答案】B
典例2　用已知濃度的NaOH溶液測定某H2SO4溶液的濃度,所用儀器及試劑均正確的是(　　)
選項 錐形瓶中溶液 滴定管中溶液 選用指示劑 選用滴定管
A 堿 酸 石蕊 乙
B 酸 堿 酚酞 甲
C 堿 酸 甲基橙 乙
D 酸 堿 酚酞 乙
　　【解析】解答本題的關(guān)鍵是明確酸、堿式滴定管使用時的注意事項和指示劑的變色范圍。酸式滴定管不能盛裝堿,堿式滴定管不能盛裝酸和氧化性試劑,指示劑應(yīng)選擇顏色變化明顯的酚酞或甲基橙,不能選用石蕊,另外還要注意在酸堿中和滴定中,無論是標準液滴定待測溶液,還是待測溶液滴定標準液,只要操作正確,都能得到正確的結(jié)果。
【答案】D
歸納總結(jié)：(1)滴定管的選擇
試劑性質(zhì) 滴定管 原因
酸性、氧化性 酸式滴定管 酸性和氧化性物質(zhì)易腐蝕橡膠
堿性 堿式滴定管 堿性物質(zhì)易腐蝕玻璃,致使玻璃活塞無法打開
(2)常用酸堿指示劑及其變色范圍
指示劑 變色的pH范圍
石蕊 <5.0紅色 5.0~8.0紫色 >8.0藍色
甲基橙 <3.1紅色 3.1~4.4橙色 >4.4黃色
酚酞 <8.2無色 8.2~10.0淺紅色 >10.0紅色
　　訓(xùn)練2　如圖,曲線a和b是鹽酸與氫氧化鈉溶液相互滴定的曲線,下列敘述正確的是(　　)
A.鹽酸的物質(zhì)的量濃度為1 mol·L-1
B.P點時恰好完全反應(yīng),溶液呈中性
C.曲線a是鹽酸滴定氫氧化鈉溶液的滴定曲線
D.酚酞不能用作本實驗的指示劑
【解析】由滴定起始時pH=1可知,鹽酸的濃度為0.1 mol·L-1;曲線a起始時溶液pH=1,可知是NaOH溶液滴定鹽酸的曲線;強酸、強堿中和滴定操作中可選用酚酞或甲基橙作為指示劑。
【答案】B
典例3　酸堿中和滴定——用標準鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液。
某同學(xué)的實驗操作如下:
a.用堿式滴定管取稀NaOH溶液25.00 mL,注入錐形瓶中,加入甲基橙作指示劑。
b.用待測定的溶液潤洗堿式滴定管。
c.用蒸餾水洗干凈滴定管。
d.取下酸式滴定管用標準HCl溶液潤洗后,將標準液注入滴定管刻度“0”以上2~3 cm,再把滴定管固定好,調(diào)節(jié)液面至刻度“0”或“0”刻度以下。
e.檢查滴定管是否漏水。
f.另取錐形瓶,再重復(fù)操作一次。
g.把錐形瓶放在滴定管下,瓶下墊一白紙,邊滴邊搖動錐形瓶直至滴定終點,記下滴定管液面所在刻度。
(1)滴定操作的正確順序是　　　　(填字母)。
A.a、c、b、d、e、g、f
B.e、c、b、a、g、d、f
C.e、c、b、a、d、g、f
(2)某次滴定前、后的盛放鹽酸滴定管中液面的位置如圖。請回答:滴定后讀數(shù)為　　　　mL。
(3)在g操作中如何確定終點 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【解析】(1)中和滴定操作步驟有檢漏、洗滌、潤洗、裝液、取待測液并加指示劑、滴定等操作,所以滴定操作的正確順序是e、c、b、a、d、g、f。(2)由圖可知,滴定前刻度為0.80mL,滴定后刻度為22.80mL。(3)滴定過程是利用鹽酸標準液滴定未知濃度的NaOH溶液,選用的指示劑為甲基橙,甲基橙的變色點為3.1和4.4,pH<3.1為紅色,pH在3.1和4.4之間為橙色,pH>4.4為黃色,用甲基橙作指示劑時,溶液由黃色變橙色,且半分鐘內(nèi)不變色,則到達滴定終點。
【答案】(1)C　(2)22.80　(3)當?shù)稳胱詈蟀氲螛藴嗜芤?錐形瓶內(nèi)溶液顏色由黃色變?yōu)槌壬?且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)至黃色
歸納總結(jié)：實驗操作(以標準鹽酸滴定待測NaOH溶液為例)
(1)滴定前的準備
①滴定管:查漏→洗滌→潤洗→裝液→調(diào)液面→記錄。
②錐形瓶:注堿液→記讀數(shù)→加酚酞指示劑。
(2)滴定
(3)終點判斷
滴入半滴標準液,溶液由紅色變?yōu)闊o色,且在半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色,視為滴定終點并記錄標準液的體積。
訓(xùn)練3　用標準鹽酸滴定氫氧化鈉溶液(甲基橙作指示劑),下列操作正確的是(　　)
A.滴定時,邊搖動錐形瓶邊觀察錐形瓶中溶液的顏色變化
B.滴定管用蒸餾水洗滌后,即裝入標準鹽酸進行滴定
C.錐形瓶用蒸餾水洗滌后,再用氫氧化鈉溶液潤洗
D.當?shù)味ㄖ寥芤河杉t色變?yōu)槌壬?且半分鐘不變色,即為滴定終點
【解析】A項,滴定時,眼睛注視錐形瓶中溶液的顏色變化,邊搖動錐形瓶邊觀察錐形瓶中溶液的顏色變化,正確;B項,滴定管用蒸餾水洗滌后,要用標準鹽酸潤洗,再裝入標準鹽酸進行滴定,若不潤洗,會使消耗鹽酸的體積偏大,錯誤;C項,錐形瓶用蒸餾水洗滌后,若用氫氧化鈉溶液潤洗,會使消耗鹽酸的體積偏大,錯誤;D項,用標準鹽酸滴定氫氧化鈉溶液,甲基橙作指示劑,甲基橙遇堿性溶液變黃,當?shù)味ㄖ寥芤河牲S色變?yōu)槌壬?且半分鐘不變色,即為滴定終點,錯誤。
【答案】A
訓(xùn)練4　用標準鹽酸滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液,用甲基橙作指示劑,下列說法正確的是(　　)
A.可以用石蕊代替指示劑
B.滴定前用待測液潤洗錐形瓶
C.若氫氧化鈉吸收少量CO2,不影響滴定結(jié)果
D.當錐形瓶內(nèi)溶液由橙色變?yōu)榧t色,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色,即達到滴定終點
【解析】石蕊的顏色變化不明顯,且變色范圍較寬,一般不作指示劑,A項錯誤;滴定前用待測液潤洗錐形瓶,滴定結(jié)果偏大,B項錯誤;如果氫氧化鈉吸收少量二氧化碳,發(fā)生反應(yīng)CO2+2NaOHNa2CO3+H2O,再滴入鹽酸,鹽酸先和剩余的氫氧根離子反應(yīng),H++OH- H2O,再與碳酸鈉反應(yīng),C+2H+H2O+CO2↑,可以發(fā)現(xiàn)存在關(guān)系2OH-~C~2H+,因此消耗鹽酸的物質(zhì)的量始終等于氫氧化鈉的物質(zhì)的量,因此氫氧化鈉吸收少量二氧化碳,不影響測定結(jié)果,C項正確;該實驗滴定終點為錐形瓶內(nèi)溶液顏色由黃色變?yōu)槌壬?且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色,如果變?yōu)榧t色說明鹽酸已經(jīng)過量,D項錯誤。
【答案】C
任務(wù)2　酸堿中和滴定誤差分析
【學(xué)習(xí)情境】
測量是人類認識和改造客觀世界的一種必不可少的重要手段。對自然界所發(fā)生的量變現(xiàn)象的研究,常常需要借助于各式各樣的實驗與測量來完成,由于受對所測量體系認識能力的不足、測量方法、測量儀器、試劑以及測量工作者主觀因素等方面的影響,使得測量結(jié)果不可能與真實值完全一致,這種差別在數(shù)值上的表現(xiàn)就是誤差。中和滴定是中學(xué)化學(xué)重要定量實驗之一,實驗過程中經(jīng)過多個步驟,多次測量都會產(chǎn)生誤差,都會影響分析結(jié)果的準確性。因此,我們必須根據(jù)對分析結(jié)果準確度的要求,合理操作實驗,對實驗結(jié)果進行合理評價。
【新知生成】
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)生誤差的原因主要有操作不當、讀數(shù)不準等,依據(jù)原理c(標準)·V(標準)=c(待測)·V(待測),所以c(待測)=,c(標準)與V(待測)已確定,因此只要分析出不正確的操作引起V(標準)的變化,即可分析出結(jié)果。V(標準)變大,則c(待測)偏高;V(標準)變小,則c(待測)偏低。
【核心突破】
典例4　下列實驗操作不會引起誤差的是(　　)
A.酸堿中和滴定時,用待測液潤洗錐形瓶
B.酸堿中和滴定時,用沖洗干凈的滴定管盛裝標準溶液
C.用NaOH標準溶液測定未知濃度的鹽酸時,選用酚酞作指示劑,實驗時不小心多加了幾滴
D.用標準鹽酸測定未知濃度NaOH溶液,開始實驗時,酸式滴定管尖嘴部分無氣泡,實驗結(jié)束時有氣泡
【解析】A項,錐形瓶不能用待測液潤洗,否則會使待測液的量偏大,消耗標準液的體積偏大,從而使所測濃度偏大;B項,沖洗干凈的滴定管無論是盛裝標準溶液,還是待測溶液,都必須用待裝溶液潤洗2~3次,否則會使標準溶液或待測溶液濃度偏小,影響結(jié)果;C項,在滴定過程中,指示劑多加了幾滴,一般不影響實驗結(jié)果,因為指示劑不會改變反應(yīng)過程中酸和堿的物質(zhì)的量;D項,實驗開始時酸式滴定管中無氣泡,實驗結(jié)束時有氣泡,會導(dǎo)致所讀取的V(HCl)偏小,依據(jù)V(HCl)·c(HCl)=V(NaOH)·c(NaOH)得所測的c(NaOH)偏小。
【答案】C
歸納總結(jié)：以標準酸溶液滴定未知濃度的堿溶液(酚酞作指示劑)為例,常見的因操作不正確而引起的誤差有:
步驟 操作 c(待測)
洗滌 酸式滴定管未用標準酸溶液潤洗 偏高
堿式滴定管未用待測溶液潤洗 偏低
錐形瓶用待測溶液潤洗 偏高
錐形瓶洗凈后還留有蒸餾水 無影響
取液 取堿液的滴定管開始有氣泡,讀數(shù)時氣泡消失 偏低
滴定 酸式滴定管滴定前有氣泡,達到滴定終點時氣泡消失 偏高
振蕩錐形瓶時部分液體濺出 偏低
部分酸液滴在錐形瓶外 偏高
讀數(shù) 酸式滴定管滴定前讀數(shù)正確,滴定后俯視讀數(shù)(或前仰后俯) 偏低
酸式滴定管滴定前讀數(shù)正確,滴定后仰視讀數(shù)(或前俯后仰) 偏高
　　訓(xùn)練5　用已知濃度的鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液,選用酚酞作指示劑,下列操作會導(dǎo)致測定結(jié)果偏低的是(　　)
A.酸式滴定管未潤洗就裝標準液滴定
B.錐形瓶未用待測液潤洗
C.讀取標準液體積時,滴定前仰視,滴定到終點后俯視
D.滴定前酸式滴定管尖嘴處有氣泡未排除,滴定后氣泡消失
【解析】A項,標準液被管壁附著的水稀釋,使標準液用量偏大,測定結(jié)果偏高;B項,不影響錐形瓶內(nèi)NaOH的量,標準液用量不變,測定結(jié)果不受影響;C項,滴定前仰視,讀數(shù)偏大,滴定終點時俯視,讀數(shù)偏小,因此標準液用量偏少,測定結(jié)果偏低;D項,滴定后,原先氣泡占據(jù)的體積充滿標準液,使讀取的標準液用量偏多,測定結(jié)果偏高。
【答案】C
課堂小結(jié)
【隨堂檢測】
1.用標準鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液,下列操作不會引起實驗誤差的是(　　)
A.用蒸餾水洗凈酸式滴定管后,裝入標準鹽酸進行滴定
B.用酚酞作指示劑滴至紅色剛變無色時立即停止滴定
C.用蒸餾水洗凈錐形瓶后,再用NaOH溶液潤洗,然后裝入NaOH溶液進行滴定
D.將NaOH溶液放入用蒸餾水洗凈的錐形瓶中,再加入少量蒸餾水后進行滴定
【解析】用蒸餾水洗凈酸式滴定管后,裝入標準鹽酸進行滴定,標準鹽酸被稀釋,濃度偏小,造成消耗的V(酸)偏大,測得c(堿)偏大,A項錯誤;用酚酞作指示劑,滴至溶液由紅色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)顏色不再變化時停止加鹽酸,B項錯誤;蒸餾水洗凈錐形瓶后,再用NaOH溶液潤洗,然后裝入NaOH溶液進行滴定,導(dǎo)致消耗的V(酸)偏大,測得c(堿)偏大,C項錯誤;將NaOH溶液放入用蒸餾水洗凈的錐形瓶中,再加入適量蒸餾水后進行滴定,待測液的物質(zhì)的量不變,對V(酸)無影響,c(堿)不變,D項正確。
【答案】D
2.下列有關(guān)中和滴定實驗的敘述正確的是(　　)
A.中和滴定實驗中所用的標準溶液越濃越好,指示劑的用量一般為2~3 mL
B.滴定管、錐形瓶均應(yīng)先水洗后潤洗
C.進行滴定時眼睛應(yīng)注意錐形瓶內(nèi)溶液的顏色變化而不應(yīng)注意滴定管內(nèi)的液面變化
D.用標準鹽酸滴定待測NaOH溶液時,若讀數(shù)時滴定前仰視,滴定后俯視,則測定值偏大
【解析】中和滴定實驗中,標準溶液越濃誤差越大,指示劑的用量一般為2~3滴,A項錯誤;盛待測液的錐形瓶不能潤洗,否則測定結(jié)果偏大,B項錯誤;讀數(shù)時滴定前仰視,讀數(shù)偏大,滴定后俯視,讀數(shù)偏小,致使讀取的標準鹽酸的體積偏小,故測定值偏小,D項錯誤。
【答案】C
3.用標準氫氧化鈉溶液滴定某酸時,下列操作錯誤的是(　　)
A.滴定前裝待測液的錐形瓶,洗滌后未干燥就盛入待測液
B.滴定前排出管內(nèi)液體中的氣泡
C.滴定時眼睛注視滴定管的刻度
D.滴定時不斷地搖動錐形瓶
【解析】A項,滴定前裝待測液的錐形瓶,洗滌后未干燥就盛入待測液,待測液物質(zhì)的量不變,對滴定結(jié)果無影響,正確;B項,滴定前必須排出管內(nèi)液體中的氣泡,否則消耗的標準液體積偏大,測定結(jié)果偏大,正確;C項,滴定時眼睛應(yīng)該注視錐形瓶,觀察溶液顏色的變化,判斷滴定終點,錯誤;D項,滴定時不斷地搖動錐形瓶,使酸和堿充分反應(yīng),正確。
【答案】C
4.用已知標準濃度的NaOH溶液來滴定未知濃度的鹽酸,下列操作中會使鹽酸測定濃度比實際濃度高的是(　　)
①堿式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準溶液潤洗
②錐形瓶中有少量蒸餾水,實驗時沒有烘干處理
③取未知濃度鹽酸的酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,未用待測鹽酸潤洗
④滴定前堿式滴定管尖端氣泡未排除,滴定后氣泡消失
⑤滴定后讀數(shù)時,俯視讀數(shù)
A.②③ B.①④ C.①⑤ D.④⑤
【解析】①堿式滴定管用蒸餾水洗凈后未用標準溶液潤洗,導(dǎo)致標準溶液濃度減小,使得V(標準)偏大,則c(待測)偏高;②錐形瓶中有少量蒸餾水,實驗時沒有烘干處理,待測液的物質(zhì)的量不變,導(dǎo)致V(標準)不變,則c(待測)不變;③取未知濃度鹽酸的酸式滴定管用蒸餾水洗凈后,未用待測鹽酸潤洗,待測液的物質(zhì)的量偏小,導(dǎo)致V(標準)偏小,則c(待測)偏小;④滴定前堿式滴定管尖端氣泡未排除,滴定后氣泡消失,導(dǎo)致V(標準)偏大,則c(待測)偏高;⑤滴定后讀數(shù)時,俯視讀數(shù),導(dǎo)致V(標準)偏小,則c(待測)偏低。
【答案】B
5.某課外興趣小組欲測定某NaOH溶液的濃度,其操作步驟如下:
①從堿式滴定管中放出20.00 mL待測溶液到錐形瓶中。
②將酸式滴定管用蒸餾水洗凈,再用標準酸液潤洗2~3次后,向其中注入0.1000 mol·L-1標準鹽酸,調(diào)節(jié)滴定管的尖嘴部分充滿溶液,并使液面處于“0”刻度以下的位置,記下讀數(shù)。
③向錐形瓶中滴入酚酞作指示劑,進行滴定。滴定至指示劑剛好變色,且半分鐘內(nèi)顏色不再改變?yōu)橹?測得消耗鹽酸的體積為V1 mL。
④重復(fù)以上過程,但在滴定過程中向錐形瓶中加入5 mL的蒸餾水,測得所耗鹽酸的體積為V2 mL。
試回答下列問題:
(1)錐形瓶中的溶液從　　　　色變?yōu)椤　　　∩珪r,停止滴定。
(2)某次滴定時滴定管中的液面如圖所示,其讀數(shù)為　　　　mL。
(3)根據(jù)下列數(shù)據(jù):
滴定次數(shù) 待測液體 積/mL 標準鹽酸體積/mL
滴定前讀數(shù)/mL 滴定后讀數(shù)/mL
第一次 20.00 0.50 25.40
第二次 20.00 4.00 29.10
待測燒堿溶液的濃度為　　　　mol·L-1。
【解析】(1)錐形瓶中的溶液從紅色變?yōu)闊o色時,表明到達滴定終點。(2)滴定管讀數(shù)時要使視線和凹液面的最低點相切,因此讀數(shù)為22.60 mL。(3)V[HCl(aq)]==25.00 mL,根據(jù)c(NaOH)·V[NaOH(aq)]=c(HCl)·V[HCl(aq)]得,c(NaOH)=0.1250 mol·L-1。
【答案】(1)紅　無　(2)22.60　(3)0.1250
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