新教材高中化學(xué)專題3溶液中的離子反應(yīng)第2單元基礎(chǔ)課時18酸堿中和滴定學(xué)案蘇教版選擇性必修

酸堿中和滴定學(xué)習(xí)任務(wù)1．通過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，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。2．通過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，培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。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)。(3)實驗關(guān)鍵①準確測定參加反應(yīng)酸、堿的體積。②準確判斷滴定終點。2．主要儀器及使用(1)儀器：滴定管，鐵架臺，滴定管夾，錐形瓶，燒杯。ab儀器a是酸式滴定管，儀器b是堿式滴定管。(2)滴定管的使用方法①查漏：使用前先檢查滴定管活塞是否漏水。②潤洗：在加入反應(yīng)液之前，潔凈的滴定管要用所要盛裝的溶液潤洗2～3次。③裝液：分別將反應(yīng)液加入到相應(yīng)滴定管中，使液面位于滴定管“0”刻度線以上2～3mL處。④調(diào)液面記數(shù)據(jù)：在滴定管下放一燒杯，調(diào)節(jié)活塞，使滴定管尖嘴部分充滿反應(yīng)液，然后調(diào)節(jié)滴定管液面使其處于某一刻度，準確讀取數(shù)值并記錄。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)。4．實驗操作以標(biāo)準鹽酸滴定待測氫氧化鈉溶液為例：(1)洗滌：洗滌儀器并進行檢漏、潤洗。(2)取液：向堿式滴定管中注入待測液氫氧化鈉溶液，取一定體積注入錐形瓶中，并加入2～3滴酚酞指示劑；向酸式滴定管中注入標(biāo)準液鹽酸。(3)滴定：在錐形瓶下墊一張白紙，左手控制滴定管的活塞，向錐形瓶中先快后慢地加入標(biāo)準液(后面逐滴加入)，右手搖動錐形瓶，眼睛觀察錐形瓶內(nèi)溶液的顏色變化。(4)讀數(shù)：至指示劑發(fā)生明顯的顏色變化(淺紅色變?yōu)闊o色)且半分鐘內(nèi)不變時，停止滴定。平視滴定管中凹液面最低點，讀取溶液體積。(5)記錄：記錄滴定前和滴定終點時滴定管中標(biāo)準液的刻度，重復(fù)滴定2～3次將數(shù)據(jù)記入表中。(6)計算：以(V終－V始)為消耗的標(biāo)準液的體積，取2～3次實驗結(jié)果的平均值，依據(jù)c待＝eq\f(c標(biāo)·V標(biāo),V待)計算待測液的物質(zhì)的量濃度。(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)錐形瓶在水洗后，要用待測液潤洗2～3次 (×)(2)滴定實驗中左手控制滴定管的活塞，右手搖動錐形瓶 (√)(3)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) (×)二、酸堿滴定過程中pH的突變和滴定曲線1．pH的突變在酸堿反應(yīng)過程中，溶液的pH會發(fā)生變化，對于強酸強堿的反應(yīng)，開始時由于被中和的酸(或堿)濃度較大，加入少量的堿(或酸)對其pH的影響不大。當(dāng)反應(yīng)接近終點(pH≈7)時，很少量的堿(或酸)就會引起溶液pH突變。2．滴定曲線酸堿滴定曲線是以酸堿混合過程中滴加酸(或堿)的量為橫坐標(biāo)，以溶液pH為縱坐標(biāo)繪出一條溶液pH隨酸(或堿)的滴加量而變化的曲線。例如：以0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol·L－1HCl溶液為例，其滴定曲線如圖所示。滴定過程中溶液pH的突變酸堿中和滴定原理酸堿指示劑的變色范圍酸堿指示劑是一些有機弱酸或有機弱堿，它們在水溶液中存在電離平衡，其分子與電離出的離子呈現(xiàn)不同的顏色。因此，當(dāng)pH改變時，由于分子、離子含量的變化，會引起溶液顏色的變化。例如，石蕊(以HIn表示)的電離平衡和顏色變化如下：指示劑的顏色變化是在一定的pH范圍內(nèi)發(fā)生的。各種指示劑的變色范圍是由實驗測得的。幾種常用指示劑的變色范圍如圖所示。[問題1]酸堿中和滴定原理(1)進行酸堿中和滴定時，標(biāo)準液和待測液哪一種放入錐形瓶中？(2)在酸堿中和滴定實驗中，標(biāo)準液的濃度是越大越好還是越小越好？(3)酸堿恰好完全反應(yīng)的點與滴定終點是否相同？[提示](1)都可以。因為酸堿中和滴定時求的是H＋與OH－的定量關(guān)系，只要二者的物質(zhì)的量相等即可，故把哪種溶液放入錐形瓶都可以，但習(xí)慣上常把被滴定的溶液放入錐形瓶中。(2)標(biāo)準液的濃度一般為0.1000mol·L－1為宜。濃度太大，易引起較大誤差；濃度太小，所需標(biāo)準液體積太大，不易操作。(3)不相同。酸堿恰好完全反應(yīng)是指酸與堿按照化學(xué)計量數(shù)恰好完全反應(yīng)，酸和堿都不剩余，此時溶液可能為中性，也可能為酸性或堿性；而滴定終點是指指示劑顏色恰好變化的點，二者不相同。酸堿恰好完全反應(yīng)與滴定終點特別接近，在一般科學(xué)研究中不會造成大的誤差。[問題2]滴定管的使用滴定管分為酸式和堿式兩種類型，應(yīng)根據(jù)溶液的性質(zhì)進行選擇使用，但二者的使用方法基本相同。(1)為什么酸式滴定管不能用來盛裝堿液，堿式滴定管不能盛放酸性溶液？(2)滴定管和量筒讀數(shù)時有什么區(qū)別？(3)用量程為25.00mL的酸式滴定管取鹽酸，開始凹液面在“0”刻度處，全部放出后所取溶液是25.00mL嗎？(4)如何排出酸、堿式滴定管尖嘴處的氣泡？[提示](1)酸式滴定管有磨砂的玻璃活塞，容易被堿液腐蝕。堿式滴定管有橡膠管，容易被酸性溶液腐蝕。(2)滴定管的“0”刻度在上面，越往下刻度值越大，而量筒無“0”刻度，并且越往上刻度越大；記錄數(shù)據(jù)時滴定管一般精確到0.01mL，而量筒僅為0.1mL。(3)不是。滴定管的刻度是“0”刻度在上，最大容量刻度在下，但最下端有一段無刻度，如果全部放出，則體積大于25．00mL。(4)酸式滴定管：打開酸式滴定管活塞，快速放出液體，將尖嘴處的氣泡快速沖出。堿式滴定管：將堿式滴定管的玻璃尖嘴傾斜向上彎曲，用手擠捏玻璃球一側(cè)的乳膠管，使液體流出同時帶出氣泡。[問題3]指示劑的選擇(1)在滴定操作時，錐形瓶下面放一張白紙的目的是什么？(2)用鹽酸滴定氨水，選什么作指示劑？怎樣描述滴定終點？(3)能否選用石蕊試液作為酸堿中和滴定的指示劑？[提示](1)白紙只是起襯托作用，是為了使滴定終點的顏色變化更加明顯，便于滴定終點的判斷。(2)可選擇甲基橙作指示劑；滴定終點時溶液由黃色變?yōu)槌壬野敕昼妰?nèi)不再變化。(3)不能。因石蕊試液在滴定終點時的顏色變化對比不明顯，且變色范圍較大。1．酸堿中和滴定時指示劑的選擇滴定種類選用的指示劑達滴定終點時顏色變化指示劑用量強酸滴定強堿甲基橙黃色→橙色2～3滴酚酞紅色→無色強堿滴定強酸甲基橙紅色→橙色酚酞無色→粉紅色強酸滴定弱堿甲基橙黃色→橙色強堿滴定弱酸酚酞無色→粉紅色變色要靈敏，變色范圍要小，使變色范圍盡量與滴定終點溶液的酸堿性一致。(1)不能用石蕊作指示劑。(2)滴定終點為堿性時，用酚酞作指示劑，如用NaOH溶液滴定醋酸。(3)滴定終點為酸性時，用甲基橙作指示劑，如用鹽酸滴定氨水。(4)強酸滴定強堿一般用甲基橙，但用酚酞也可以。(5)并不是所有的滴定都須使用指示劑，如用標(biāo)準的Na2SO3溶液滴定KMnO4溶液時，KMnO4溶液顏色恰好褪去時即為滴定終點。2．滴定終點的判斷答題模板當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲巍痢痢痢痢痢翗?biāo)準溶液后，溶液變成××××××色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色。解答此類題目注意三個關(guān)鍵點：(1)最后半滴：必須說明是滴入“最后半滴”溶液。(2)顏色變化：必須說明滴入“最后半滴”溶液后溶液的顏色變化。(3)半分鐘：必須說明溶液顏色變化后“半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色”。1．滴定實驗時，必須要按以下要求做的是()A．錐形瓶用蒸餾水洗凈后要烘干B．酸式或堿式滴定管用水洗凈后用相應(yīng)溶液潤洗C．待測液一定要放在錐形瓶中，標(biāo)準液一定要放在滴定管中D．滴定前讀數(shù)要求精確，凹液面的最低點在平視時必須在“0”刻度或“0”刻度以上的某一刻度上B[滴定前錐形瓶用蒸餾水洗凈后無須干燥，其中的蒸餾水不計入加入試劑的體積，也就不影響滴定結(jié)果，故A項不符合題意；酸式或堿式滴定管用水洗凈后一定要用相應(yīng)待裝溶液潤洗，否則會稀釋溶液，故B項符合題意；待測液和標(biāo)準液都可以放在錐形瓶中，盛放在錐形瓶中的溶液其體積為已知量，故C項不符合題意；滴定前，滴定管中液體的凹液面在“0”刻度或“0”刻度以下的某一刻度，“0”刻度以上沒有刻度，故D項不符合題意。]2．用已知濃度的NaOH溶液測定某H2SO4溶液的濃度，根據(jù)下表及圖示選出正確選項()序號錐形瓶中溶液滴定管中溶液選用指示劑選用滴定管①堿酸石蕊甲②酸堿酚酞甲③堿酸甲基橙甲④酸堿酚酞乙甲乙A．①②B．②③C．③④D．②④C[酸堿中和滴定中一般不選用石蕊溶液作指示劑，①錯誤；酸式滴定管中不能盛放堿液，②錯誤。]酸堿中和滴定誤差分析誤差分析是指對誤差在完成系統(tǒng)功能時，對所要求的目標(biāo)的偏離產(chǎn)生的原因、后果及發(fā)生在系統(tǒng)的哪一個階段進行分析，把誤差減小到最低限度。在實驗中，如果出現(xiàn)誤差較大的數(shù)據(jù)，則需要重新進行實驗，在幾次實驗結(jié)果相近的情況下，可計算它們的平均值。研究誤差的目的，不是要消除它，因為這是不可能的，也不是使它小到不能再小，這不一定必要，因為這要花費大量的人力和物力；而是在一定的條件下得到更接近于真實值的最佳測量結(jié)果。[問題1]酸堿中和滴定時，用待測液潤洗錐形瓶，會產(chǎn)生什么結(jié)果？[提示]錐形瓶一定不要用待測液潤洗，否則會使待測液的量偏大，消耗標(biāo)準液的體積偏大，從而使所測濃度偏大。[問題2]酸堿中和滴定時，用沖洗干凈的滴定管直接盛裝標(biāo)準溶液，會產(chǎn)生什么結(jié)果？[提示]沖洗干凈的滴定管無論是盛裝標(biāo)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(biāo)準溶液或待測溶液的濃度變小，影響結(jié)果。[問題3]用NaOH標(biāo)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，會產(chǎn)生什么結(jié)果？[提示]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。[問題4]用標(biāo)準鹽酸測定未知濃度的NaOH溶液，實驗結(jié)束時，酸式滴定管尖嘴部分有氣泡，開始實驗時無氣泡，會產(chǎn)生什么結(jié)果？[提示]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)，所測得的c(NaOH)偏小。[問題5]酸式滴定管或堿式滴定管滴至終點后，俯視或仰視讀數(shù)，對滴定結(jié)果有影響嗎？[提示]滴定管滴至終點后，俯視或仰視讀數(shù)，會使測得的待測液的濃度偏低或偏高。1．選取適當(dāng)指示劑，準確判斷滴定終點(1)指示劑的選擇：強酸與強堿相互滴定時，選甲基橙或酚酞都可以，但不能選石蕊試液(遇酸、堿顏色變化不明顯)。一般原則是：酸滴定堿，選甲基橙；堿滴定酸，選酚酞。(2)滴定終點的判斷(以NaOH溶液滴定未知濃度的鹽酸為例)：若用酚酞作指示劑，當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰aOH溶液時，溶液的顏色由無色突變?yōu)榉奂t色，且半分鐘內(nèi)不褪色，說明達到滴定終點。若用甲基橙作指示劑，當(dāng)?shù)稳胱詈蟀氲蜰aOH溶液時，溶液的顏色由紅色變?yōu)槌壬?，且半分鐘?nèi)不變?yōu)樵f明達到滴定終點。2．中和滴定的誤差分析(1)誤差分析依據(jù)分析誤差要根據(jù)計算式：c待測＝eq\f(c標(biāo)準·V標(biāo)準,V待測)，當(dāng)用標(biāo)準液滴定待測液時，c標(biāo)準、V待測均為定值，c待測的大小由V標(biāo)準的大小決定。(2)常見誤差分析可能情況操作及讀數(shù)誤差分析儀器的洗滌或潤洗未用標(biāo)準液潤洗滴定管偏高未用待測液潤洗移液管或所用的滴定管偏低用待測液潤洗錐形瓶偏高洗滌后錐形瓶未干燥無影響滴定時濺落液體標(biāo)準液漏滴在錐形瓶外一滴偏高待測液濺出錐形瓶外一滴偏低將移液管下部的殘留液吹入錐形瓶偏高尖嘴處氣泡處理不當(dāng)?shù)吻坝袣馀?，滴后無氣泡偏高滴前無氣泡，滴后有氣泡偏低讀數(shù)不正確滴前仰視，滴后平視偏低滴前平視，滴后仰視偏高滴前仰視，滴后俯視偏低達終點后，滴定管尖嘴處懸一滴標(biāo)準液偏高方法指導(dǎo)：讀數(shù)誤差可以用畫圖的形式來理解和記憶。如開始讀數(shù)仰視，滴定完畢讀數(shù)俯視，如圖Ⅰ；開始讀數(shù)俯視，滴定完畢讀數(shù)仰視，如圖Ⅱ。1．當(dāng)用酸滴定堿時，下列操作中會使測定結(jié)果(堿的濃度)偏低的是()A．酸式滴定管滴至終點后，俯視讀數(shù)B．堿液移入錐形瓶后，加了10mL蒸餾水再滴定C．酸式滴定管用蒸餾水潤洗后，未用標(biāo)準液潤洗D．酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有氣泡即開始滴定，滴定終點時氣泡消失A[A項，俯視讀數(shù)，則讀數(shù)偏小，結(jié)果偏低，正確；B項，加水不會影響測定結(jié)果，錯誤；C項，相當(dāng)于稀釋鹽酸使標(biāo)準液的濃度變小，消耗鹽酸的體積偏大，結(jié)果偏高，錯誤；D項，酸式滴定管注入酸液后，尖嘴留有氣泡即開始滴定，滴定終點時氣泡消失相當(dāng)于消耗鹽酸的體積偏大，結(jié)果偏高，錯誤。]2．用NaOH標(biāo)準溶液滴定未知濃度的鹽酸，用酚酞為指示劑，造成測定結(jié)果偏高的原因可能是()A．配制標(biāo)準溶液的NaOH中混有Na2CO3雜質(zhì)B．盛裝待測液的錐形瓶用蒸餾水洗過，沒有用待測液洗C．滴定到終點讀數(shù)時，俯視刻度線D．滴定到終點讀數(shù)時，滴定管尖嘴處有氣泡A[配制標(biāo)準溶液的NaOH中混有Na2CO3雜質(zhì)，則消耗標(biāo)準溶液的體積偏大，測定結(jié)果偏高，故A正確；盛裝待測液的錐形瓶用蒸餾水洗過，沒有用待測液洗，對實驗無影響，故B不正確；滴定到終點讀數(shù)時，俯視刻度線，導(dǎo)致V(NaOH)偏小，則測定結(jié)果偏低，故C不正確；滴定到終點讀數(shù)時，滴定管尖嘴處有氣泡，導(dǎo)致V(NaOH)偏小，則測定結(jié)果偏低，故D不正確。]酸堿中和滴定eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原理,儀器和試劑,滴定操作步驟,誤差分析))1．準確移取20.00mL某待測HCl溶液于錐形瓶中，用0.1000mol·L－1NaOH溶液滴定，下列說法正確的是()A．滴定管用蒸餾水洗滌后，裝入NaOH溶液進行滴定B．隨著NaOH溶液滴入，錐形瓶中溶液pH由小變大C．用酚酞作指示劑，當(dāng)錐形瓶中溶液由紅色變無色時停止滴定D．滴定達終點時，發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴部分有懸滴，則測定結(jié)果偏小B[A項，滴定管用水洗滌后，還要用待裝溶液潤洗，否則將會引起誤差，錯誤；B項，在用NaOH溶液滴定鹽酸的過程中，錐形瓶內(nèi)溶液由酸性逐漸變?yōu)橹行?，溶液的pH由小變大，正確；C項，用酚酞作指示劑，錐形瓶中溶液應(yīng)由無色變?yōu)榉奂t色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色時才能停止滴定，錯誤；D項，滴定達終點時，發(fā)現(xiàn)滴定管尖嘴部分有懸滴，則消耗堿液的體積偏大，測定結(jié)果偏大，錯誤。]2．實驗室用標(biāo)準KMnO4溶液滴定未知濃度的FeSO4溶液，下列說法或操作正確的是()A．盛FeSO4溶液的錐形瓶滴定前用FeSO4溶液潤洗2～3次B．選堿式滴定管量取標(biāo)準KMnO4溶液，并用碘化鉀淀粉溶液作指示劑C．滴定前仰視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)會導(dǎo)致滴定結(jié)果偏低D．錐形瓶內(nèi)溶液顏色變化由淺綠色變?yōu)樽霞t色，立即記下滴定管液面所在刻度C[滴定操作時錐形瓶只需水洗干凈即可，不能用待測液潤洗，A項錯誤；標(biāo)準KMnO4溶液應(yīng)用酸式滴定管量取，不用添加任何指示劑，B項錯誤；實驗時，讀數(shù)前仰后俯，導(dǎo)致讀數(shù)體積小于實際消耗的標(biāo)準溶液體積，所測溶液濃度將偏低，C項正確；確定滴定終點時，需溶液由淺綠色變?yōu)樽霞t色，且30s內(nèi)溶液顏色不再發(fā)生變化，才可以確定滴定終點，D項錯誤。]3．以下是幾種酸堿指示劑變色的pH范圍：①甲基橙3.1～4.4②甲基紅4.4～6.2③酚酞8.2～10.0，現(xiàn)用0.1000mol·L－1的NaOH溶液滴定濃度相近的乙酸時，上述指示劑()A．都可以用 B．只能用③C．可以用①或② D．可以用②或③B[氫氧化鈉溶液與乙酸等物質(zhì)的量反應(yīng)時，生成的乙酸鈉溶液呈堿性，選用在