2020-2021学年第二节 水的电离和溶液的pH学案设计

这是一份2020-2021学年第二节 水的电离和溶液的pH学案设计，共10页。学案主要包含了绘制中和滴定曲线等内容，欢迎下载使用。
一、酸碱中和滴定实验[含实验活动2]
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．仪器及试剂
a b c
(2)试剂：标准液、待测液、指示剂。
微点拨：滴定管读数时，视线与凹液面最低处、刻度线三者在同一水平线上。滴定管读数应精确到小数点后两位，如25.00 mL是正确的，而不能读成25 mL。
4．实验操作(以用盐酸标准液滴定NaOH溶液为例)
(1)滴定前准备
微点拨：强酸与强碱相互滴定时，选甲基橙或酚酞都可以，但不能选石蕊试液(遇酸碱颜色变化不明显)。一般原则是酸滴定碱，选甲基橙；碱滴定酸，选酚酞。
(2)滴定
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。
5．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)＝eq \f(cHCl·VHCl,VNaOH)，计算出待测NaOH溶液的浓度c(NaOH)。
微点拨：滴定终点的判断
【巧记忆】 中和滴定记忆口诀
酸式碱式莫混用，读数视线要水平；
充满尖嘴不留气，液面不要高于零；
适量滴加指示剂，初始读数要记清；
左手慢慢旋活塞，右手旋摇锥形瓶；
两眼紧盯待测液，颜色突变立即停；
记下刻度来计算，中和滴定操作完。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)中和滴定实验前，用待测液润洗锥形瓶。(×)
(2)滴定终点就是酸碱恰好中和的点。(×)
(3)用碱式滴定管量取20.00 mL KMnO4溶液。(×)
(4)滴定管在加入试液之前一定要用待盛装的试液润洗2～3次。
(√)
(5)若用标准盐酸滴定待测NaOH溶液，滴定前仰视，滴定后俯视则测定值偏大。(×)
(6)滴定管盛标准溶液时，调液面一定要调到“0”刻度。(×)
(7)中和滴定操作中所需标准溶液越浓越好，指示剂一般加入2～3 mL。(×)
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。称量时，样品可放在________(填字母)称量。
A．小烧杯中 B．洁净纸片上
C．托盘上
(2)滴定时，用0.200 0 ml·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 D．甲基红
(3)滴定过程中，眼睛应注视________________________________________；
在铁架台上垫一张白纸，其目的是___________________________________
________________________________________________________________。
(4)根据下表数据，计算被测烧碱溶液的物质的量浓度是________ml·L－1，烧碱样品的纯度是________。
[解析] (1)称量氢氧化钠等易潮解、腐蚀性强的试剂时，样品应放在小烧杯中。(2)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。(4)根据c(NaOH)＝eq \f(cHCl·VHCl,VNaOH)分别求第一、二次的值，再求平均值，解得c(NaOH)＝0.400 0 ml·L－1，ω(NaOH)＝eq \f(0.4×0.5×40,8.2)×100%≈97.56%。
[答案] (1)A (2)B (3)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
(4)0.400 0 97.56%
二、绘制中和滴定曲线
以滴加酸(或碱)的量为横坐标，以溶液的pH为纵坐标绘出一条溶液的pH随酸(或碱)的滴加量而变化的曲线。如图所示为用0.100 0 ml·L－1 NaOH溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml·L－1 HCl溶液过程中的pH变化曲线。
由曲线可以看出，在酸、碱中和滴定过程中，溶液的pH在接近滴定终点时有一个突变过程，在此范围内，滴加很少的酸(或碱)，溶液的pH就有很大的变化，能使指示剂的颜色发生明显变化，有利于确定滴定终点。
在25 ℃时，用0.125 ml·L－1的标准盐酸滴定25.00 mL未知浓度的NaOH溶液所得滴定曲线如图所示。图中K代表的pH为( )
A．13 B．12 C．10 D．11
A [由图示可知，在V(HCl)＝20.00 mL时，pH＝7，HCl与NaOH恰好完全反应，由c(HCl)·V(HCl)＝c(NaOH)·V(NaOH)知c(NaOH)＝eq \f(cHCl·VHCl,VNaOH)＝eq \f(0.125 ml·L－1×20.00 mL,25.00 mL)＝0.1 ml·L－1。由Kw＝c(H＋)·c(OH－)知，0.1 ml·L－1的NaOH溶液的c(H＋)＝10－13 ml·L－1，即其pH＝13。]
某班学生通过分组实验测定酸碱滴定曲线。实验用品：0.1 ml·L－1 HCl溶液、0.1 ml·L－1 NaOH溶液、蒸馏水、pH计、酸式滴定管、碱式滴定管、铁架台(带滴定管夹)、锥形瓶。甲、乙、丙三组同学锥形瓶中的溶液所取体积均为20.00 mL，且所用的试剂完全相同，根据实验所得的数据绘制的曲线分别如图中a、b、c所示，其中乙和丙两组同学的操作存在着不足或失误。
[问题1] 乙同学操作上的不足之处是什么？
[提示] 由曲线b可知，乙同学在滴定过程中，在滴定终点附近测试和记录pH的间隔过大，应在滴定突变时记录消耗NaOH溶液的体积。
[问题2] 造成丙组同学的曲线与甲组同学不同的原因可能是什么？
[提示] 甲同学所用NaOH溶液体积较少，丙同学所用NaOH溶液体积较多。原因可能用待测液润洗锥形瓶或者滴定使用的滴定管的尖嘴部分在滴定前有气泡未排出，滴定后气泡消失等。
中和滴定的误差分析方法
(1)依据公式c(待测)＝eq \f(c标准·V标准,V待测)来判断。c(标准)和V(待测)在误差分析时是定值，因此只需分析使消耗标准液体积V(标准)变大或变小的原因即可，V(标准)变大，则c(待测)偏高，V(标准)变小，则c(待测)偏低。
(2)滴定管读数要领
以凹液面的最低点为基准(如图)
正确读数(虚线部分)和错误读数(实线部分)
(3)以用标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例，分析实验误差
1．下列实验操作不会引起误差的是( )
A．酸碱中和滴定时，用待测液润洗锥形瓶
B．酸碱中和滴定时，用冲洗干净的滴定管盛装标准溶液
C．用NaOH标准溶液测定未知浓度的盐酸时，选用酚酞作指示剂，实验时不小心多加了几滴
D．用标准盐酸测定未知浓度NaOH溶液，实验结束时，酸式滴定管尖嘴部分有气泡，开始实验时无气泡
C [A项，锥形瓶一定不要用待测液润洗，否则会使待测液的量偏大，消耗标准液的体积偏大，从而使所测浓度偏大；B项，冲洗干净的滴定管无论是盛装标准溶液，还是待测溶液，都必须用待盛溶液润洗2～3次，否则会使标准溶液或待测溶液比原来溶液的浓度偏小，影响结果；C项，在滴定过程中，指示剂略多加了几滴，一般不影响实验结果，因为指示剂不会改变反应过程中酸和碱的物质的量；D项，实验开始时酸式滴定管中无气泡，实验结束时有气泡，会导致所读取的V(HCl)偏小，依据V(HCl)·c(HCl)＝V(NaOH)·c(NaOH)得所测得的c(NaOH)偏小。]
2．某学生用0.200 0 ml·L－1的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸，其操作如下：
①用蒸馏水洗涤碱式滴定管，并立即注入NaOH溶液至“0”刻度线以上；
②固定好滴定管并使滴定管尖嘴处充满液体；
③调节液面至“0”或“0”刻度线以下，并记下读数；
④移取20.00 mL待测液注入洁净的还存有少量蒸馏水的锥形瓶中，并加入3滴酚酞溶液；
⑤用标准液滴定至终点，记下滴定管液面读数。
请回答下列问题：
(1)以上步骤有错误的是________(填编号)。若测定结果偏高，其原因可能是________(填字母)。
A．配制标准溶液的固体NaOH中混有KOH杂质
B．滴定终点读数时，仰视滴定管的刻度，其他操作正确
C．盛装未知浓度的盐酸的锥形瓶用蒸馏水洗过后再用未知浓度的盐酸润洗
D．滴定到终点读数时，发现滴定管尖嘴处悬挂一滴溶液
(2)判断滴定终点的现象是___________________________________
___________________________________________________________。
(3)如图是某次滴定时的滴定管中的液面，其读数为_____mL。
(4)根据下列数据，请计算待测盐酸的浓度：________ml·L－1。
[解析] (1)①碱式滴定管应用待盛液润洗2～3次。
(4)V1＝20.40 mL－0.40 mL＝20.00 mL，V2＝24.10 mL－2.00 mL＝22.10 mL，V3＝24.00 mL－4.00 mL＝20.00 mL，应舍去第二次数据，c(HCl)＝eq \f(20.00 mL×0.2000 ml·L－1,20.00 mL)＝0.200 0 ml·L－1。
[答案] (1)① ABCD (2)滴入最后一滴NaOH溶液时，溶液刚好由无色变为浅红色，且半分钟内不变色 (3)22.60 (4)0.200 0
1．下列说法正确的是( )
A．若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4，H3PO4的误差更大
B．用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 ml·L－1的稀盐酸
C．准确量取25.00 mL KMnO4溶液，可选用50 mL酸式滴定管
D．用广泛pH试纸测得0.10 ml/L NH4Cl溶液的pH＝5.2
C [若用水润湿过的pH试纸去测pH相等的H2SO4和H3PO4，由于H2SO4是强酸，H3PO4是弱酸，在稀释相同倍数过程中，H3PO4继续电离产生H＋，使得该溶液中c(H＋)较H2SO4溶液中c(H＋)大，则H3PO4的pH增加的比H2SO4小，所以H2SO4的pH误差大，A错误；不能用10 mL的量筒量取8.58 mL 0.10 ml·L－1的稀盐酸，准确度不够，应用酸式滴定管准确量取，B错误；滴定管精确值为0.01 mL，可以用50 mL酸式滴定管能准确量取25.00 mL酸性高锰酸钾溶液，C正确；用精密pH试纸测得0.10 ml/L NH4Cl溶液的pH＝5.2,D错误。]
2．(2021·山东烟台高二月考)用已知浓度的烧碱溶液滴定未知浓度的盐酸，下列操作中正确的是( )
A．碱式滴定管用蒸馏水洗净后，直接加入已知浓度的烧碱溶液
B．锥形瓶用蒸馏水洗净后，直接加入一定体积的未知浓度的盐酸
C．滴定时，没有赶出滴定管下口的气泡
D．该实验中，某同学将消耗已知浓度的烧碱溶液的体积记录为 22.5 mL
B [滴定管用蒸馏水洗净后还要用待装液体润洗，A项错误；锥形瓶用蒸馏水洗净后不能用待装液体润洗，否则引起所测盐酸的浓度偏大，B项正确；滴定前要排除滴定管尖嘴部分的气泡，否则会引起误差，C项错误；滴定管精确到0.1 mL，估读到0.01 mL，D项错误。]
3．用标准盐酸滴定氢氧化钠溶液(甲基橙作指示剂)，下列操作正确的是( )
A．本实验最好选择酚酞作指示剂
B．滴定管用蒸馏水洗涤后，即装入标准盐酸进行滴定
C．当滴定至溶液由黄色变为橙色时，即为滴定终点，立即停止滴定
D．滴定时，边摇动锥形瓶边观察瓶中溶液的颜色变化
D [用盐酸滴定氢氧化钠溶液，达到滴定终点时酚酞由浅红色变为无色，不易观察，最好选择滴定过程中颜色由浅变深的指示剂，如甲基橙，A错误；滴定管用蒸馏水洗涤后，用标准盐酸润洗后才能装入标准盐酸进行滴定，B错误；甲基橙作指示剂时，溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不变色，可认为达到滴定终点，停止滴定，C错误；滴定时，边摇动锥形瓶边观察瓶中溶液的颜色变化，以判断滴定终点，D正确。]
4．(2021·北京朝阳区高二月考)常温下，用0.100 0 ml/L的NaOH标准溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml/L的HCl溶液，滴定曲线如图，下列有关说法正确的是( )
A．指示剂变色时，说明反应的酸、碱恰好等物质的量反应
B．当达到滴定终点时才存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)
C．达到滴定终点时，用甲基橙作指示剂消耗NaOH溶液体积比用酚酞多
D．已知H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/ml，上述滴定恰好中和时，放出114.6 J的热量
D [指示剂为酚酞，变色范围为8.1～10.0，滴定终点呈碱性，指示剂变色时，氢氧化钠稍过量，A错误；滴定反应是NaOH溶液滴定盐酸，根据电荷守恒，整个滴定过程都存在c(Na＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)＋c(OH－)，不仅仅是达到滴定终点才会存在，B错误；甲基橙作指示剂，甲基橙变色范围3.1～4.4，变色范围在溶液呈酸性时，酚酞变色范围是8.1～10，变色范围在溶液呈碱性时，显然用甲基橙作指示剂消耗NaOH溶液体积比用酚酞少，C错误； H＋(aq)＋OH－(aq)===H2O(l) ΔH＝－57.3 kJ/ml，滴定所用的酸和碱为0.100 0 ml/L的NaOH标准溶液滴定20.00 mL 0.100 0 ml/L的HCl溶液，则反应的物质的量为n＝0.100 0×20.00×10－3 ml＝0.002 ml，则滴定恰好中和时，放出热量Q＝57.3×0.002 kJ＝114.6 J，D正确。]
5．某课外兴趣小组欲测定某NaOH溶液的浓度，其操作步骤如下：
①从碱式滴定管中放出20.00 mL待测溶液到锥形瓶中。
②将酸式滴定管用蒸馏水洗净，再用标准酸液润洗2～3次后，向其中注入0.100 0 ml·L－1标准盐酸，调节滴定管的尖嘴部分充满溶液，并使液面处于“0”刻度以下的位置，记下读数。
③向锥形瓶中滴入酚酞作指示剂，进行滴定。滴定至指示剂刚好变色，且半分钟内颜色不再改变为止，测得消耗盐酸的体积为V1 mL。
④重复以上过程，但在滴定过程中向锥形瓶加入5 mL的蒸馏水，测得所耗盐酸的体积为V2 mL。
试回答下列问题：
(1)锥形瓶中的溶液从________色变为________色时，停止滴定。
(2)根据下列数据：
请计算待测烧碱溶液的浓度为________ ml·L－1。
[解析] (1)锥形瓶中的溶液从红色变为无色时，表明达到滴定终点。(2)V(HCl)＝[(25.40 mL－0.50 mL)＋(29.10 mL－4.00 mL)]/2＝25.00 mL，根据：c(NaOH)·V(NaOH)＝c(HCl)·V(HCl)得：c(NaOH)＝0.125 0 ml·L－1。
[答案] (1)红 无 (2)0.125 0
学 习 任 务
1．掌握酸碱中和滴定的概念和原理。
2．了解指示剂的选择方法，掌握中和滴定实验的操作步骤和误差分析，培养科学探究与创新意识的化学核心素养。
滴定次数
待测溶液体积(mL)
标准酸体积
滴定前的
刻度(mL)
滴定后的
刻度(mL)
第一次
10.00
0.40
20.50
第二次
10.00
4.10
24.00
酸碱中和滴定的误差分析
步骤
操作
c(NaOH)
洗涤
未用标准溶液润洗酸式滴定管
偏高
锥形瓶用待测溶液润洗
偏高
未用待测溶液润洗取用待测液的滴定管
偏低
锥形瓶洗净后瓶内还残留有少量蒸馏水
无影响
取液
取碱液的滴定管尖嘴部分有气泡且取液结束前气泡消失
偏低
滴定
滴定完毕后立即读数，半分钟后颜色又变红
偏低
滴定前滴定管尖嘴部分有气泡，滴定后消失
偏高
滴定过程中振荡时有液滴溅出
偏低
滴定过程中，向锥形瓶内加少量蒸馏水
无影响
读数
滴定前仰视读数或滴定后俯视读数
偏低
滴定前俯视读数或滴定后仰视读数
偏高
滴定次数
待测体积(mL)
标准烧碱溶液体积(mL)
滴定前读数
滴定后读数
第一次
20.00
0.40
20.40
第二次
20.00
2.00
24.10
第三次
20.00
4.00
24.00
滴定次数
待测液体
积/mL
标准盐酸体积/mL
滴定前读
数/mL
滴定后读
数/mL
第一次
20.00
0.50
25.40
第二次
20.00
4.00
29.10