高中化学第二节 水的电离和溶液的酸碱性教案设计

课时3　酸碱中和滴定

目标与素养：1.掌握酸、碱中和滴定的概念和原理。(宏观辨识与模型认知)2.掌握中和滴定的实验步骤、数据处理和误差分析。(科学探究与科学精神)

一、中和滴定的原理

1．概念：利用中和反应，用已知浓度的酸(或碱)来测定未知浓度的碱(或酸)的实验方法。

2．原理：n(H＋)＝n(OH－)

即：mc酸·V酸＝nc碱·V碱(m、n代表酸和碱的元数)

3．仪器

4．实验关键

(1)准确测定参加反应酸、碱的体积。

(2)准确判断滴定终点。

二、实验操作(以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)

1．滴定前准备

(1)检查：使用滴定管前，首先要检查是否漏水。

(2)润洗：滴定管加入酸、碱反应液之前，先用蒸馏水洗涤干净，然后分别用待装液润洗2～3遍。

(3)装液：分别将酸、碱反应液加入酸式、碱式滴定管中，使液面位于“0”刻度以上2～3_mL处。

(4)调液：调节活塞或玻璃球，使滴定管尖嘴部分充满反应液，并使液面处于“0”刻度或“0”刻度以下。

(5)放液：从碱式滴定管中放出一定量的NaOH溶液于锥形瓶中，并滴2～3滴指示剂(甲基橙或酚酞)。

2．滴定

(1)左手握滴定管活塞，右手摇动锥形瓶。

(2)眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。

(3)终点判断：当滴入最后一滴标准液时，刚好使锥形瓶中的溶液变色，且在半分钟内不变色，即到滴定终点。读数并记录。

3．实验数据的处理

重复滴定操作2～3次，取消耗标准液体积的平均值，根据c(NaOH)＝，计算出待测NaOH溶液的c(NaOH)。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)中和滴定原理是酸的物质的量与碱的物质的量相等时，二者恰好反应。  (　　)

(2)酸、碱式滴定管的0刻度在上，仰视读数时，读数偏大。 (　　)

(3)酸式滴定管一般用于量取酸性溶液，碱式滴定管用于量取碱性溶液。  (　　)

(4)中和滴定前，锥形瓶可用待测液润湿。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×

2．某学生用0.100 mol·L－1的KOH标准溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作如下：

A．移取20 mL待测盐酸注入洁净的锥形瓶中，并加入2～3滴酚酞；

B．用标准溶液润洗滴定管2～3次；

C．把盛有标准溶液的碱式滴定管固定好，调节滴定管使尖嘴处充满溶液；

D．取标准KOH溶液注入碱式滴定管至“0”刻度以上2～3 mL处；

E．调节液面至“0”或“0”以下刻度，记下读数；

F．把锥形瓶放在滴定管下面，用标准KOH溶液滴定至终点并记下滴定管液面的刻度。

就此实验完成填空：

(1)正确操作步骤的顺序是________________________________

_____________________________________________________(填字母)。

(2)上述B步骤操作的目的是____________________________

_____________________________________________________。

(3)判断达到滴定终点的实验现象是______________________

_____________________________________________________。

[答案]　(1)BDCEAF　(2)洗去附在滴定管壁上的水，防止因将标准溶液稀释而带来误差　(3)滴入最后一滴KOH溶液，溶液由无色变为浅红色且半分钟内不褪色

1.准确测定参加反应的酸碱溶液的体积

用滴定管测定酸碱溶液的体积，不能用量筒，因为量筒只能粗略量取液体体积，精确度为0.1 mL，而滴定管的精确度为0.01 mL。

2．指示剂的选择

强酸与强碱相互滴定时，选甲基橙或酚酞都可以，但不能选石蕊溶液(遇酸、碱颜色变化不明显)。

3．滴定终点的判断(以NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸为例)

(1)若用酚酞作指示剂，当滴入最后一滴NaOH溶液时，溶液的颜色由无色突变为粉红色，且半分钟内不褪色，说明达到滴定终点。

(2)若用甲基橙作指示剂，当滴入最后一滴NaOH溶液时，溶液的颜色由红色变为橙色，且半分钟内不变为原色，说明达到滴定终点。

模型认知：pH曲线的理解

(以0.100 0 mol·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 mol·L－1盐酸为例)

【典例】　用某浓度的HCl溶液滴定某浓度的NaOH溶液25.00 mL，滴定曲线如图所示。则HCl溶液与NaOH溶液的物质的量浓度可能是(单位：mol·L－1)(　　)

C　[A项，根据pH＝7，推出n(H＋)＝n(OH－)，即20×10－3×0.12＝25×10－3×c(OH－)，c(OH－)＝0.096 mol·L－1，错误；B项，根据A选项的分析，c(OH－)＝0.08 mol·L－1，错误；C项，根据选项B的分析，正确；D项，c(OH－)＝0.064 mol·L－1，错误。]

本题实验可选用甲基橙指示剂，终点现象是_______________

_____________________________________________________。

[答案]　当滴入最后一滴盐酸时，溶液颜色由黄色变为橙色，且半分钟内不变为原色

1．用中和滴定法测定某烧碱样品的纯度，试根据实验回答下列问题：

(1)准确称量8.2 g含有少量中性易溶杂质的样品，配成500 mL待测溶液。滴定时，用0.200 0 mol·L－1的盐酸来滴定待测溶液，不可选用________(填字母)作指示剂。

A．甲基橙　　 B．石蕊　　　　　C．酚酞

(2)滴定过程中，眼睛应注视______________________；在铁架台上垫一张白纸，其目的是_________________________________

_____________________________________________________。

(3)根据下表数据，计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________mol·L－1，烧碱样品的纯度是________。

[解析]　(1)酸碱中和滴定时，一般应选甲基橙、酚酞等颜色变化较明显的指示剂，石蕊在酸或碱溶液中颜色变化不明显，易造成误差；(3)由表中数据知，滴定时所用盐酸的体积为20.00 mL，根据c(NaOH)＝，求得c(NaOH)＝0.400 0 mol·L－1。

[答案]　(1)B

(2)锥形瓶内溶液颜色的变化　便于观察锥形瓶内液体颜色的变化，减小滴定误差

(3)0.400 0　97.56%

常见的酸碱指示剂的颜色范围

1.误差分析依据

分析误差要根据计算式：c待测＝，当用标准液滴定待测液时，c标准、V待测均为定值，c待测的大小由V标准的大小决定。

2．误差分析

(以NaOH标准溶液滴定一定体积的待测HCl为例)

2．实验室用标准盐酸滴定某NaOH溶液，用甲基橙作指示剂。下列操作中可能使测定结果偏低的是(　　)

A．酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗2～3次

B．开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中气泡消失

C．滴定前平视读数，滴定后俯视读数

D．盛NaOH溶液的锥形瓶滴定前用NaOH溶液润洗2～3次　

C　[酸式滴定管在装液前未用标准酸溶液润洗，则相当于把标准液稀释了，滴定消耗标准液的体积增大，使测定结果偏高，A错误；开始实验时酸式滴定管尖嘴部分有气泡，在滴定过程中气泡消失，气泡的体积也算进了标准液，使消耗标准液的体积偏大，结果偏高，B错误；滴定前平视读数，滴定后俯视读数，由于滴定管的“0”刻度在上边，俯视使读数偏小，得到的消耗标准液的体积偏小，结果偏低，C正确；盛NaOH溶液的锥形瓶不能用NaOH溶液润洗，否则增加了待测液的量，使消耗标准液的体积偏大，结果偏高，D错误。]

量器读数易错点

(1)量筒：量筒的小刻度在仪器的下方，因此仰视时读数偏小，俯视时读数偏大，如图甲所示。

(2)滴定管：滴定管的0刻度在仪器的上方，因此仰视读数，视线将液面“下压”，读数偏大；俯视读数，视线将液面“上提”，读数偏小，如图乙所示。

(3)容量瓶：容量瓶定容时，视线应与容量瓶上的刻度线相平。若仰视定容，则所配溶液浓度偏低；若俯视定容，则所配溶液浓度偏高，如图丙所示。

系列微专题5：氧化还原反应的滴定

1．原理：以氧化剂或还原剂为滴定剂，直接滴定一些具有还原性或氧化性的物质；或者间接滴定一些本身并没有还原性或氧化性，但能与某些氧化剂或还原剂反应的物质。

2．试剂：常见的用于滴定的氧化剂有KMnO4、I2、K2Cr2O7等。常见的用于滴定的还原剂有亚铁盐、草酸、维生素C等。

3．指示剂。氧化还原滴定法的指示剂有三类：

(1)氧化还原指示剂，如KSCN溶液指示Fe3＋的生成。

(2)专用指示剂，如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘标准溶液变蓝。

(3)自身指示剂，如高锰酸钾标准溶液滴定草酸时，滴定终点时溶液呈现高锰酸钾溶液的浅红色。

4．计算：可根据电子守恒，找出关系式如

5Fe2＋——MnO，I2——SO2(H2O)。

1．氯化铁是常见的水处理剂。某氯化铁(FeCl3·6H2O)样品含有少量FeCl2杂质。现要测定其中FeCl3·6H2O的质量分数，实验按以下步骤进行：

已知有关离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O。

(1)取少量氯化铁样品滴入50 mL沸水中，加热片刻液体呈现红褐色，反应的离子方程式为______________________________。

(2)操作Ⅰ所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有________、________(填仪器名称)。

(3)操作Ⅱ必须用到的仪器是________(填编号)。

a．50 mL烧杯　　 b．10 mL量筒

c．20 mL量筒 d．25 mL滴定管

(4)指示剂是淀粉溶液，则达到滴定终点的现象是___________

_____________________________________________________。

(5)滴定时，消耗浓度为0.100 0 mol·L－1的标准Na2S2O3溶液18.17 mL。该样品中FeCl3·6H2O的质量分数为________。

[解析]　(1)取少量氯化铁样品滴入50 mL沸水中，加热片刻，液体呈现红褐色，生成的是氢氧化铁胶体，反应的离子方程式为Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋。(2)配制一定物质的量浓度的溶液所必须的玻璃仪器有胶头滴管、烧杯、玻璃棒、一定规格的容量瓶。(3)10.00 mL的溶液需要用精密量具量取，烧杯是粗略量具，量筒只能精确到0.1 mL，所以选用精确到0.01 mL的滴定管量取10.00 mL的溶液。(4)淀粉遇碘变蓝色，随标准Na2S2O3溶液滴入与碘单质反应，溶液恰好由蓝色变为无色且半分钟内不变色，说明达到滴定终点。(5)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，I2＋2S2O===2I－＋S4O，2FeCl3·6H2O～2Fe3＋～I2～2S2O；滴定时，10.00 mL溶液中碘单质消耗浓度为0.100 0 mol·L－1的标准Na2S2O3溶液18.17 mL，则该样品中FeCl3·6H2O的质量分数＝

×100%≈98.30%。

[答案]　(1)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋

(2)100 mL容量瓶　胶头滴管

(3)d

(4)滴入最后一滴标准液后，锥形瓶中溶液由蓝色变为无色，且半分钟内不变色

(5)0.983 0(或98.30%)

2．氢氧化铈溶于硫酸得到硫酸铈，标准硫酸铈溶液常作Fe2＋的滴定剂。为了测定KMnO4溶液浓度，进行如下实验：

取x mL KMnO4溶液于锥形瓶中，加入V1 mL c1 mol·L－1(NH4)2Fe(SO4)2溶液(过量)，充分反应后，用c2 mol·L－1标准Ce(SO4)2溶液滴定Fe2＋至终点，消耗V2 mL标准Ce(SO4)2溶液(滴定反应：Ce4＋＋Fe2＋===Ce3＋＋Fe3＋)。

c(KMnO4)＝________ mol·L－1(用代数式表示)；若盛装标准硫酸铈溶液的滴定管没有用待装液润洗，则测得的结果________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

[解析]　根据得失电子守恒有：c(KMnO4)·x×10－3 L×5＋c2V2×10－3 mol＝c1V1×10－3 mol，c(KMnO4)＝ mol·L－1。若滴定管未用待装液润洗，则V2偏大，测得的结果偏低。

[答案]　　偏低

1．下列与滴定实验有关的说法中正确的是(　　)

A．用NaOH滴定盐酸时，只能用酚酞作指示剂

B．用KMnO4滴定亚硫酸钠溶液的实验中不需要另外加入指示剂

C．用滴定管准确量取20.0 mL盐酸

D．用NaOH滴定盐酸时，若滴定结束时俯视刻度，会导致测定结果偏高

B　[A项，氢氧化钠滴定盐酸时，还可以借助甲基橙，pH计等确定滴定终点，错误；B项，高锰酸钾溶液本身有颜色且消耗完后为无色，正确；C项，使用滴定管量取溶液时，数字记录应精确到0.01 mL，错误；D项，俯视刻度会导致读数偏小，结果偏低，错误。]

2．下列有关中和滴定的操作：①用标准液润洗滴定管；②向滴定管内注入标准溶液；③检查滴定管是否漏水；④滴定；⑤滴加指示剂于待测液；⑥洗涤。正确的操作顺序是(　　)

A．③⑥①②⑤④　　 B．⑤①②⑥④③

C．⑤④③②①⑥ D．③①②④⑤⑥

A　[有关中和滴定的实验操作，首先是检查滴定管是否漏水，然后是洗涤滴定管，再润洗，向滴定管中注入标准溶液，然后向待测溶液中滴加指示剂，最后滴定。因此顺序是③⑥①②⑤④。]

3．如图是常温下向20.0 mL的盐酸中逐滴加入0.10 mol·L－1 NaOH溶液时，溶液的pH随NaOH溶液的体积V(mL)变化的曲线，根据图像所得的下列结论中正确的是   (　　)

A．原盐酸的浓度为0.10 mol·L－1

B．x的值为2.0

C．pH＝12时，V值为20.4

D．原盐酸的浓度为1.0 mol·L－1

A　[当V(NaOH)＝0 mL时，盐酸的pH＝1，因此c(HCl)＝0.10 mol·L－1；当反应后溶液pH＝7时，HCl与NaOH恰好完全反应，因此n(HCl)＝n(NaOH)，故V(NaOH)＝20.0 mL；当反应后溶液pH＝12时，V(NaOH)≈24.4 mL。]

4．用中和滴定法测定烧碱的纯度，若烧碱中不含有与酸反应的杂质，试根据实验回答：

(1)准确称取烧碱样品2.50 g，将样品配成250 mL的待测液。

(2)滴定管使用前洗涤后应 ________________。

(3)取10.00 mL待测液，用________(填仪器名称)量取注入锥形瓶中。

(4)用0.200 0 mol·L－1标准盐酸滴定待测烧碱溶液，滴定时左手旋转酸式滴定管的玻璃活塞，右手不停地摇动锥形瓶，两眼注视________直到滴定终点。

(5)根据下列测定数据，分析得到合理数据，计算待测烧碱溶液的浓度为________。

(6)根据上述测定数据，分析得到合理数据，计算烧碱的纯度为________。

(7)若锥形瓶中的溶液在滴定过程中溅出，结果偏________________；

酸式滴定管装液后尖嘴部位有气泡，滴定后气泡消失，结果偏________。

[答案]　(2)用待盛液润洗　(3)碱式滴定管　(4)锥形瓶中溶液颜色的变化　(5)0.200 0 mol·L－1　(6)80%　(7)小　大