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苏教版高考化学一轮复习专题8溶液中的离子反应第24讲水的电离和溶液的酸碱性学案
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这是一份苏教版高考化学一轮复习专题8溶液中的离子反应第24讲水的电离和溶液的酸碱性学案,共30页。学案主要包含了课标要求等内容,欢迎下载使用。
第24讲 水的电离和溶液的酸碱性
【课标要求】 1.了解水的电离、离子积常数。2.了解溶液pH的含义及其测定方法,能进行pH的简单计算。
考点1 水的电离
1.水的电离
水是极弱的电解质,水的电离方程式为 H2O+H2O⇌H3O++OH-或 H2O⇌H++OH-。
2.水的离子积常数
(1)表达式:Kw=c(H+)·c(OH-)。
(2)室温下:Kw=1×10-14。
(3)影响因素:只与温度有关,升高温度,Kw增大。
(4)适用范围:Kw不仅适用于纯水,也适用于稀的电解质水溶液。
3.影响水电离平衡的因素
填写外界条件对水电离平衡的具体影响
体系变化
条件
平衡移动方向
Kw
水的电离程度
c(OH-)
c(H+)
HCl
逆
不变
减小
减小
增大
NaOH
逆
不变
减小
增大
减小
可水解
的盐
Na2CO3
正
不变
增大
增大
减小
NH4Cl
正
不变
增大
减小
增大
温度
升温
正
增大
增大
增大
增大
降温
逆
减小
减小
减小
减小
其他:如加入Na
正
不变
增大
增大
减小
(1)水的电离平衡移动符合勒夏特列原理。( )
(2)100 ℃的纯水中c(H+)=1×10-6 mol·L-1,此时水呈酸性。( )
(3)室温下,0.1 mol·L-1的盐酸与0.1 mol·L-1的NaOH溶液中水的电离程度相等。( )
(4)任何水溶液中均存在H+和OH-,且水电离出的c(H+)和c(OH-)相等。( )
(5)某温度下,纯水中c(H+)=2.0×10-7 mol·L-1,则此时c(OH-)=5×10-8 mol·L-1。( )
答案:(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)×
甲同学认为,在水中加入H2SO4,水的电离平衡向左移动,解释是加入H2SO4后c(H+)增大,平衡左移。乙同学认为,加入H2SO4后,水的电离平衡向右移动,解释为加入H2SO4后,c(H+)浓度增大,H+与OH-中和,平衡右移。你认为哪种说法正确?并说明原因。水的电离平衡移动后,溶液中c(H+)·c(OH-)是增大还是减小?
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案:甲正确,温度不变,Kw是常数,加入H2SO4,c(H+)增大,c(H+)·c(OH-)>Kw,平衡左移。
c(H+)·c(OH-)不变,因为Kw仅与温度有关,温度不变,则Kw不变,与外加酸、碱、盐无关
题组一 影响水电离平衡的因素及结果判断
1.25 ℃时,相同物质的量浓度的下列溶液:①NaCl ②NaOH ③H2SO4 ④(NH4)2SO4,其中水的电离程度按由大到小顺序排列的一组是( )
A.④>③>②>① B.②>③>①>④
C.④>①>②>③ D.③>②>①>④
解析:②③分别为碱、酸,抑制水的电离;④中NH水解促进水的电离;①NaCl不影响水的电离。
答案:C
2.(双选)一定温度下,水溶液中H+和OH-的浓度变化曲线如图所示,下列说法正确的是( )
A.升高温度,可能引起由c向b的变化
B.该温度下,水的离子积常数为1.0×10-14
C.该温度下,加入FeCl3可能引起由b向a的变化
D.该温度下,稀释溶液可能引起由c向d的变化
解析:升高温度时,水的电离平衡右移,c(H+)和c(OH-)均增大,Kw随之增大,而c和b对应的Kw相等,A项不正确;由图中数据可计算出该温度下,水的离子积常数Kw=c(H+)·c(OH-)=1.0×10-7×1.0×10-7=1.0×10-14,B项正确;加入FeCl3后,由于Fe3+水解促进了水的电离,使c(H+)增大,c(OH-)减小,但Kw不变,可引起由b向a的变化,C项正确;该温度下,稀释溶液,Kw不变,而c和d对应的Kw不相等,D项错误。
答案:BC
3.如图表示不同温度下的水中c(H+)和c(OH-)的关系,下列判断错误的是( )
A.两条曲线间任意点均有c(H+)·c(OH-)=Kw
B.M区域内任意点均有c(H+)<c(OH-)
C.图中T1<T2
D.XZ线上任意点均有pH=7
解析:水的离子积常数表达式为Kw=c(H+)·c(OH-),适用于水及较稀的水溶液,A项正确;观察题中图示,XZ线表示溶液呈中性,c(H+)=c(OH-),M区域溶液呈碱性,c(OH-)>c(H+),B项正确;H2O(l)⇌H+(aq)+OH-(aq) ΔH>0,升高温度平衡正向移动,图中Z点Kw=1×10-6.5×1×10-6.5=1×10-13大于X点的Kw=1×10-7×1×10-7=1×10-14,所以T2>T1,C项正确;XZ线上任意点表示溶液呈中性,由于各点温度不同,故pH不同,D项错误。
答案:D
[归纳提升]
水电离平衡移动的判断
(1)促进水的电离
(2)抑制水的电离
题组二 水电离出的c(H+)或c(OH-)的计算
4.常温下,计算下列溶液中由水电离出的c(H+)或c(OH-)。
(1)pH=2的盐酸:c(H+)水=________。
(2)pH=11的NaOH溶液:c(OH-)水=________。
(3)pH=2的FeCl3溶液:c(H+)水=________。
(4)pH=11的Na2CO3溶液:c(OH-)水=________。
解析:(1)pH=2,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,c(H+)水=c(OH-)水= mol·L-1=1×10-12 mol·L-1。
(2)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(H+)水=c(H+)=1×10-11 mol·L-1;又c(OH-)水=c(H+)水,故c(OH-)水=1×10-11 mol·L-1。
(3)pH=2,c(H+)=1×10-2 mol·L-1,在FeCl3溶液中c(H+)水=c(H+)=1×10-2 mol·L-1。
(4)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)=1×10-3 mol·L-1,在Na2CO3溶液中c(OH-)水=c(OH-)=1×10-3 mol·L-1。
答案:(1)1×10-12 mol·L-1
(2)1×10-11 mol·L-1
(3)1×10-2 mol·L-1
(4)1×10-3 mol·L-1
5.某温度下[Kw=1×10-12 (mol·L-1)2],计算下列溶液中水电离出的c(H+)或c(OH-)。
(1)蒸馏水中c(H+)水=________。
(2)0.1 mol·L-1 NaOH溶液中c(OH-)水=________。
(3)pH=11 Na2CO3溶液中c(OH-)水=________。
解析:(1)c(H+)水=
=1×10-6 mol·L-1。
(2)c(OH-)=0.1 mol·L-1,c(H+)= mol·L-1=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)水=c(H+)水=c(H+)=1×10-11 mol·L-1。
(3)pH=11,c(H+)=1×10-11 mol·L-1,c(OH-)= mol·L-1=0.1 mol·L-1。
答案:(1)1×10-6 mol·L-1 (2)1×10-11 mol·L-1
(3)0.1 mol·L-1
[归纳提升]
理清溶液中H+或OH-的来源
(1)中性溶液中:H+或OH-均全部来自水的电离。
(2)酸或NaHSO4溶液中:OH-全部来自水的电离,H+来自水的电离和溶质的电离;c(OH-)=c(OH-)水=c(H+)水。
(3)碱的溶液中:H+全部来自水的电离,OH-来自水的电离和碱的电离;c(H+)=c(H+)水=c(OH-)水。
(4)水解呈酸性的盐溶液中:H+全部来自水的电离。
(5)水解呈碱性的盐溶液中:OH-全部来自水的电离。
题组三 酸碱中和反应过程中水的电离程度分析
6.常温下,向20 mL 0.1 mol·L-1氨水中滴加盐酸,溶液中由水电离出的c(H+)随加入盐酸体积的变化如图所示。则下列说法正确的是( )
A.b、d两点为恰好完全反应点
B.c点溶液中,c(NH)=c(Cl-)
C.a、b之间的任意一点:c(Cl-)>c(NH),c(H+)>c(OH-)
D.常温下,0.1 mol·L-1氨水的电离常数K约为1×10-5
解析:向氨水中逐滴加入盐酸,水的电离程度由小逐渐变大,后又逐渐减小;b点表示过量氨水的电离与NH的水解程度相互“抵消”;c点NH的水解程度达到最大,也是恰好反应点;再继续加入盐酸,盐酸过量抑制水的电离,A项错误;c点溶质是NH4Cl,因NH水解,故c(NH)”“14,则=________(填表达式)。
④该盐酸与该氢氧化钠溶液完全中和,两溶液的pH(x、y)的关系式为________(填表达式)。
解析:(1)水的离子积常数随温度升高而增大,故T ℃>25 ℃;T ℃下,pH=11的氢氧化钠溶液,c(OH-)为0.01 mol·L-1;pH=1的硫酸溶液c(H+)=0.1 mol·L-1,混合后所得溶液的pH=10,则有=10-3,a∶b=101∶9。
(2)由题知a×10-x=b×10-14+y;=10-14+x+y,①x+y=14,则=1;②x+y=13,则=0.1;③x+y>14,则=10x+y-14;④盐酸与该氢氧化钠溶液完全中和,两溶液的pH(x、y)的关系式为x+y=14+lg 。
答案:(1)> 101∶9
(2)①1 ②0.1 ③10x+y-14 ④x+y=14+lg
题组二 pH概念的拓展应用
3.某温度下,向一定体积0.1 mol·L-1的氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,溶液中pOH [pOH=-lg c(OH-)]与pH的变化关系如图所示。下列说法不正确的是( )
A.M点和N点溶液中H2O的电离程度相同
B.Q点溶液中,c(NH)+c(NH3·H2O)=c(Cl-)
C.M点溶液的导电性小于Q点溶液的导电性
D.N点溶液加水稀释,变小
解析:由于M点碱过量,N点酸过量,M点溶液中氢氧根离子浓度与N点溶液中氢离子浓度相同,对水的电离抑制能力相同,故两点水的电离程度相同,A正确;Q点时pH=pOH,说明溶液呈中性,根据电荷守恒:c(NH)+c(H+)=c(Cl-)+c(OH-),则c(NH)=c(Cl-),B错误;M点溶液中主要溶质为一水合氨,为弱电解质,在溶液中部分电离,溶液中离子浓度较小,Q点溶液中溶质主要为氯化铵,为强电解质,溶液中离子浓度较大,故M点溶液的导电能力小于Q点,C正确;N点溶液加水稀释,Kb=,温度不变,Kb不变,加水稀释氢离子浓度减小,c(OH-)增大,所以变小,故D正确。
答案:B
4.若用AG表示溶液的酸度,AG的定义为AG=lg 。室温下实验室中用0.01 mol·L-1的氢氧化钠溶液滴定20.00 mL 0.01 mol·L-1醋酸,滴定过程如图所示,下列叙述正确的是( )
A.室温下,醋酸的电离常数约为10-5
B.A点时加入氢氧化钠溶液的体积为20.00 mL
C.若B点为40 mL,所得溶液中:c(Na+)=c(CH3COO-)+c(CH3COOH)
D.从A到B,水的电离程度逐渐变大
答案:A
题组三 酸碱混合pH规律与应用
5.在某温度时,测得0.01 mol·L-1的NaOH溶液的pH=11。
(1)该温度下水的离子积常数Kw=________。
(2)在此温度下,将pH=a的NaOH溶液Va L与pH=b的硫酸Vb L混合。
①若所得混合液为中性,且a=12,b=2,则
Va∶Vb=________。
②若所得混合液为中性,且a+b=12,则
Va∶Vb=________。
解析:(1)由题意知,溶液中c(H+)=10-11 mol·L-1,c(OH-)=0.01 mol·L-1,故Kw=c(H+)·c(OH-)=1×10-13。
(2)①根据中和反应:H++OH-===H2O。
c(H+)·V酸=c(OH-)·V碱
10-2·Vb=10-13/10-12·Va
==1∶10。
②根据中和反应H++OH-===H2O
c(H+)·Vb=c(OH-)·Va
10-b·Vb=10-13/10-a·Va
==1013-(a+b)=10,即Va∶Vb=10∶1。
答案:(1)1×10-13 (2)①1∶10 ②10∶1
考点3 酸碱中和滴定
1.实验原理
(1)原理:用已知浓度的酸(或碱)滴定未知浓度的碱(或酸),根据中和反应的等量关系来测定酸(或碱)的浓度。
(2)实验关键
①准确测定标准溶液的体积。
②准确判断滴定终点。
(3)常用酸碱指示剂及变色范围
指示剂
变色范围的pH
石蕊
8.0蓝色
甲基橙
4.4黄色
酚酞
10.0红色
2.实验用品
(1)仪器
图(A)是酸式滴定管,图(B)是碱式滴定管,滴定管夹、铁架台、锥形瓶。
(2)试剂
标准液、待测液、指示剂、蒸馏水。
(3)滴定管。
①构造:“0”刻度线在上方,尖嘴部分无刻度。
②精确度:读数可估计到0.01 mL。
③洗涤:先用蒸馏水洗涤,再用待装液润洗。
④排泡:酸、碱式滴定管中的液体在滴定前均要排出尖嘴中的气泡。
3.实验操作(以标准盐酸滴定待测NaOH溶液为例)
(1)滴定前的准备
①滴定管:查漏→蒸馏水洗涤→用待装液润洗→装液→排泡→调液面→记录。
②锥形瓶:蒸馏水洗涤→装液→加指示剂。
(2)滴定
(3)终点判断:当滴入最后一滴标准液,指示剂变色,且在半分钟内不恢复原来的颜色,视为滴定终点,并记录标准液的体积。
4.数据处理
按上述操作重复2~3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=计算。但要注意某个数值与其他数据相差较大时,应该舍去。
(1)KMnO4溶液应用碱式滴定管盛装。( )
(2)用碱式滴定管准确量取20.00 mL的NaOH溶液。( )
(3)将液面在0 mL处的25 mL的酸式滴定管中的液体全部放出,液体的体积为25 mL。( )
(4)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。( )
(5)中和滴定实验时,滴定管、锥形瓶均用待装液润洗。( )
(6)滴定终点就是酸碱恰好中和的点。( )
(7)滴定管盛标准溶液时,调液面一定要调到“0”刻度。( )
(8)滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁。( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× (8)√
滴定终点的判断
(1)用a mol·L-1的HCl滴定未知浓度的NaOH溶液,用酚酞做指示剂,达到滴定终点的现象是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
若用甲基橙做指示剂,滴定终点现象是____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)用标准碘溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,应选用________做指示剂,达到滴定终点的现象是_____________________________。
(3)用标准酸性KMnO4溶液滴定溶有SO2的水溶液,以测定水中SO2的含量,是否需要选用指示剂_______________________(填“是”或“否”),达到滴定终点的现象是__________________________________________________。
答案:(1)滴入最后一滴标准液,溶液由红色变为无色,且半分钟内不恢复红色 当滴入最后一滴标准液,溶液由黄色变为橙色,且半分钟内不恢复黄色
(2)淀粉溶液 当滴入最后一滴标准液,溶液由无色变为蓝色,且半分钟内不褪色
(3)否 当滴入最后一滴酸性KMnO4溶液,溶液由无色变为紫红色,且半分钟内不褪色
题组一 中和滴定仪器及指示剂的选择
1.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考如图所示仪器从下表中选出正确选项( )
答案:D
2.实验室现有3种酸碱指示剂,其pH变色范围如下:甲基橙:3.1~4.4 石蕊:5.0~8.0 酚酞:8.2~10.0
用0.100 0 mol·L-1NaOH溶液滴定未知浓度的CH3COOH溶液,反应恰好完全时,下列叙述正确的是( )
A.溶液呈中性,可选用甲基橙或酚酞做指示剂
B.溶液呈中性,只能选用石蕊做指示剂
C.溶液呈碱性,可选用甲基橙或酚酞做指示剂
D.溶液呈碱性,只能选用酚酞做指示剂
解析:NaOH溶液和CH3COOH溶液恰好反应生成CH3COONa时,CH3COO-水解显碱性,而酚酞的变色范围为8.2~10.0,比较接近。
答案:D
[归纳提升]
指示剂选择的基本原则
变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。
1.不能用石蕊做指示剂。
2.滴定终点为碱性时,用酚酞做指示剂。
3.滴定终点为酸性时,用甲基橙做指示剂,例如用盐酸滴定氨水。
4.强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。
题组二 滴定数据的处理和误差分析
3.某学生用0.200 0 mol·L-1的标准NaOH溶液滴定未知浓度的盐酸,其操作步骤如下:
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充满液体;
③调节液面至“0”或“0”刻度线以下某一刻度,并记下读数;
④移取20.00 mL待测液注入洁净的锥形瓶中,并加入2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:
(1)以上步骤有错误的是________(填序号),该错误操作会导致测定结果________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(2)根据下列数据:请计算待测盐酸溶液的浓度为________ mol/L。
滴定
次数
待测溶液体积(mL)
标准NaOH溶液读数记录(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
4.00
24.00
第三次
20.00
2.00
24.10
答案:(1)① 偏大 (2)0.200 0
4.用标准盐酸溶液滴定未知浓度的NaOH溶液(酚酞作指示剂),用“偏高”“偏低”或“无影响”填空。
(1)酸式滴定管未用标准溶液润洗。________。
(2)锥形瓶用待测溶液润洗。________。
(3)锥形瓶洗净后还留有蒸馏水。________。
(4)放出碱液的滴定管开始有气泡,放出液体后气泡消失。________。
(5)酸式滴定管滴定前有气泡,滴定终点时气泡消失。________。
(6)部分酸液滴出锥形瓶外。________。
(7)酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后俯视读数(或前仰后俯)。________。
(8)酸式滴定管滴定前读数正确,滴定后仰视读数(或前俯后仰)。________。
答案:(1)偏高 (2)偏高 (3)无影响 (4)偏低 (5)偏高 (6)偏高 (7)偏低 (8)偏高
滴定曲线(pH曲线)分析
1.图示强酸与强碱滴定过程中pH曲线
(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)
2.强酸(碱)滴定弱碱(酸)pH曲线比较
氢氧化钠滴定等浓度等体积的盐酸、醋酸的滴定曲线
盐酸滴定等浓度等体积的氢氧化钠、氨水的滴定曲线
曲线起点不同:强碱滴定强酸、弱酸的曲线,强酸起点低;强酸滴定强碱、弱碱的曲线,强碱起点高
突跃点变化范围不同:强碱与强酸反应(强酸与强碱反应)的突跃点变化范围大于强碱与弱酸反应(强酸与弱碱反应)
[提醒] 恰好中和=酸碱恰好完全反应≠滴定终点≠溶液呈中性。
[考能突破练]
1.若向20 mL稀氨水中逐滴加入等浓度的盐酸,则下列变化趋势正确的是( )
解析:由于稀氨水显碱性,首先排除选项A和C;两者恰好反应时溶液显酸性,排除选项D。
答案:B
2.常温下,用0.10 mol·L-1 NaOH溶液分别滴定20.00 mL 0.10 mol·L-1 HCl溶液和20.00 mL 0.10 mol·L-1 CH3COOH溶液,得到两条滴定曲线,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.图2是滴定盐酸的曲线
B.a与b的关系是ac(Na+)>c(H+)>c(OH-)
D.这两次滴定都可以用甲基橙作为指示剂
答案:C
3.如图曲线a和b是盐酸与NaOH的相互滴定的滴定曲线,下列叙述正确的是( )
A.盐酸的物质的量浓度为1 mol·L-1
B.P点时反应恰好完全,溶液呈中性
C.曲线a是盐酸滴定NaOH的滴定曲线
D.酚酞不能用作本实验的指示剂
解析:根据曲线a知,滴定前盐酸的pH=1,c(HCl)=0.1 mol·L-1,A错误;P点表示盐酸与NaOH恰好完全中和,溶液呈中性,B正确;曲线a是NaOH溶液滴定盐酸的曲线,曲线b是盐酸滴定NaOH溶液的曲线,C错误;强酸与强碱相互滴定,可以用酚酞作指示剂,D错误。
答案:B
滴定实验的类型与计算技巧
1.酸碱中和滴定
[典例1] 海水中溶解无机碳占海水总碳的95%以上,其准确测量是研究海洋碳循环的基础,测量溶解无机碳,可采用如下方法:
(1)气提、吸收CO2,用N2从酸化后的海水中吹出CO2并用碱液吸收(装置示意图如下)。
(2)滴定。将吸收液洗后的无机碳转化为NaHCO3,再用x mol/L HCl溶液滴定,消耗y mL HCl溶液,海水中溶解无机碳的浓度=________ mol/L。
[解析] 第一步:根据题中信息,确定滴定反应
NaHCO3 + HCl===NaCl+CO2↑+H2O
1 1
N x mol/L×y×10-3 L
第二步:抓关键元素守恒,构建各物质关系式
碳元素守恒:NaHCO3的碳原子源自CO2,确认n(CO2)=n(HCO)
该滴定过程物质转化的关系式为CO2~HCO~HCl
解得n(CO2)=n(HCl)=xy×10-3 mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
由n(CO2)=xy×10-3 mol
得c(CO2)=xy/z mol/L
[答案] (2)xy/z
2.氧化还原滴定
[典例2] 水中溶氧量(DO)是衡量水体自净能力的一个指标,通常用每升水中溶解氧分子的质量表示,单位mg/L,我国《地表水环境质量标准》规定,生活饮用水源的DO不能低于5 mg/L。某化学小组同学设计了下列装置(夹持装置略),测定某河水的DO。
Ⅰ.测定原理
碱性体积下,O2将Mn2+氧化为MnO(OH)2:①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓;酸性条件下,MnO(OH)2将I-氧化为I2:②MnO(OH)2+I-+H+―→Mn2++I2+H2O(未配平);用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2:③2S2O+I2===S4O+2I-。
Ⅱ.测定步骤
a.安装装置,检验气密性,充N2排尽空气后,停止充N2。
b.向烧瓶中加入200 mL水样。
c.向烧瓶中依次迅速加入1 mL MnSO4无氧溶液(过量)、2 mL碱性KI无氧溶液(过量),开启搅拌器,至反应①完全。
d.搅拌并向烧瓶中加入2 mL硫酸无氧溶液至反应②完全,溶液为中性或弱酸性。
e.从烧瓶中取出40.00 mL溶液,以淀粉作指示剂,用0.010 00 mol/L Na2S2O3溶液进行滴定,记录数据。
f.……
g.处理数据(忽略氧气从水样中的溢出量和加入试剂后水样体积的变化)。
回答下列问题:
步骤e中达到滴定终点的标志为____________。若某次滴定消耗Na2S2O3溶液4.50 mL,水样的DO=________ mg/L(保留一位小数)。作为饮用水源,此次测得DO是否达标________(填“是”或“否”)。
[解析] 第一步:确定滴定反应
2S2O + I2===S4O+2I-
2 1
0.010 00 mol/L×4.50×10-3 L n
第二步:由反应①②③各物质的配比,构建各物质关系式
①2Mn2++O2+4OH-===2MnO(OH)2↓
②MnO(OH)2+2I-+4H+===Mn2++I2+3H2O
③2S2O+I2===S4O+2I-
该滴定过程转化的关系式为O2~2MnO(OH)2~2I2~4S2O
n(O2)=×n (S2O)=×0.010 00 mol/L×4.50×10-3 L=1.125×10-5 mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
该河水的DO=×1.125×10-5 mol×32 g/mol=9.0×10-3 g/L=9.0 mg/L>5.0 mg/L
[答案] 溶液蓝色褪去(且半分钟内不变色) 9.0 是
3.电势滴定
[典例3] 某学习小组按如下实验流程探究海带中碘含量的测定。
取0.010 0 mol·L-1的AgNO3标准溶液装入滴定管,取100.00 mL海带浸取原液至滴定池,用电势滴定法测定碘含量。测得的电动势(E)反映溶液中c(I-)的变化,部分数据如下表:
V(AgNO3)/mL
15.00
19.00
19.80
19.98
20.00
20.02
21.00
23.00
25.00
E/mV
-225
-200
-150
-100
50.0
175
275
300
325
请回答:
(1)根据表中数据绘制滴定曲线:
(2)该次滴定终点时用去AgNO3溶液的体积为________ mL,计算得海带中碘的百分含量为________%。
[解析] 第一步:确定滴定反应
Ag+ + I- === AgI
1 1
0.010 0 mol/L×20×10-3 L n
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为Ag+~I-
n(I-)=0.010 0 mol/L×20×10-3 L×500/100=1×10-3 mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%=0.635%
[答案] (1)如图
(2)20.00 0.635%
4.配位(络合)滴定
[典例4] 无水MgBr2可用作催化剂。实验室采用镁屑与液溴为原料制备无水MgBr2。为测定产品的纯度,可用EDTA(简写为Y4-)标准溶液滴定,反应的离子方程式:Mg2++Y4-===MgY2-。
测定时,先称取0.250 0 g无水MgBr2产品,溶解后,用0.050 0 mol·L-1的EDTA标准溶液滴定至终点,消耗EDTA标准溶液26.50 mL,则测得无水MgBr2产品的纯度是________(以质量分数表示)。
[解析] 第一步:确定滴定反应
Mg2+ + Y4- === MgY2-
1 1
n 0.050 0 mol/L×26.50×10-3 L
第二步:构建关系式
该滴定过程转化的关系式为MgBr2~Mg2+~Y4-
n(MgBr2)=0.050 0 mol/L×26.5×10-3 L=1.325×10-3 mol
第三步:运用相关概念、原理解答问题
×100%≈97.5%
[答案] 97.5%
5.沉淀滴定
[典例5] 已知AgCl、Ag2CrO4(砖红色)的Ksp分别为2×10-10和1.12×10-12。分析化学中,测定含氯的中性溶液中Cl-的含量,以K2CrO4作指示剂,用AgNO3溶液滴定。滴定过程中首先析出沉淀________,达到滴定终点的实验现象为__________________________,滴定终点时,溶液中的CrO浓度为________ mol·L-1时合适。
[解析] 第一步:依题意Ag+与Cl-、CrO都生成沉淀,利用溶度积计算比较两者所需Ag+,Ksp(AgCl)=c(Ag+)·c(Cl-)=2×10-10,因c(Ag+)=c(Cl-)解得c(Ag+)=1.4×10-5 mol/L;Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=c2(Ag+)·[c(Ag+)/2]=1.12×10-12,解得c(Ag+)=1.3×10-4 mol/L。
确定滴定反应 Ag+(aq)+Cl-(aq)⇌AgCl(s)
指示剂反应 2Ag+(aq)+CrO(aq)⇌
第二步:构建关系式
因沉淀顺序,遵循溶解度最小原则,Ag+与Cl-、CrO都能生成沉淀时,生成AgCl沉淀所需c(Ag+)小,先沉淀。达到终点,滴定反应完全,指示剂反应刚开始。
计算指示剂c(CrO),采用逆向思维,求c(CrO)需c(Ag+),要求c(Ag+)又需知c(Cl-),滴定终点,c(Cl-)小于1×10-5 mol/L才叫完全沉淀。
第三步:运用相关概念、原理解答问题
滴定终点时:c(Ag+)== mol/L=2×10-5 mol/L,将c(Ag+)代入Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)·c(CrO)=1.12×10-12,解得c(CrO)=2.8×10-3 mol/L。
[答案] AgCl 滴最后一滴AgNO3溶液时,有砖红色沉淀现象出现则达到终点 2.8×10-3
6.返滴定
[典例6] 盐基度B是衡量絮凝剂絮凝效果的重要指标,定义式为B=(n为物质的量)。为测量样品的B值,取样品m g,准确加入过量盐酸,充分反应,再加入煮沸后冷却的蒸馏水,以酚酞为指示剂,用c mol·L-1的标准NaOH溶液进行中和滴定(部分操作略去,已排除铁离子干扰)。到终点时消耗NaOH溶液V mL。按照上述步骤做空白对照试验,消耗NaOH溶液V0 mL,已知该样品中Fe的质量分数w,则B的表达式:________________________________________________________________________。
[解析] 第一步:确定滴定反应
与样品(絮凝剂)反应后余盐酸与NaOH溶液的反应。
H+ + OH- === H2O
1 1
n c mol/L×V×10-3 L
第二步:构建关系式
盐酸的总量(空白实验)=c mol/L×V0×10-3 L
盐酸量(滴定)=c mol/L×V×10-3 L
盐酸的总量(空白实验)=与样品(絮凝剂)中OH-反应+盐酸量(滴定)
第三步:运用相关概念、原理解答问题
B==
=。
[答案]
授课提示:对应学生用书第176页
1.正误判断,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)(2018·高考全国卷Ⅲ)用标准HCl溶液滴定NaHCO3溶液来测定其浓度,选择酚酞为指示剂。( )
(2)(2016·高考海南卷)滴定接近终点时,滴定管的尖嘴可以接触锥形瓶内壁。( )
(3)(2015·高考广东卷)用稀NaOH滴定盐酸,用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定。( )
(4)(2015·高考江苏卷)中和滴定时,滴定管用所盛装的反应液润洗2~3次。( )
答案:(1)× (2)√ (3)× (4)√
2.(2018·高考全国卷Ⅰ)Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时,取50.00 mL葡萄酒样品,用0.010 00 mol·L-1的碘标准液滴定至终点,消耗10.00 mL。滴定反应的离子方程式为_______________________,该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L-1(以SO2计)。
解析:根据电子、电荷及质量守恒,可写出反应的离子方程式为S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+,n(S2O)=×n(I2)=×0.010 00 mol·L-1×10.00×10-3L=5×10-5mol,该样品中S2O的残留量(以SO2计)为5×10-5mol×2×64 g·mol-1×=0.128 g·L-1。
答案:S2O+2I2+3H2O===2SO+4I-+6H+ 0.128
3.(2019·高考全国卷Ⅱ)成品中S2-的含量可以用“碘量法”测得。称取m g样品,置于碘量瓶中,移取25.00 mL 0.100 0 mol·L-1的I2-KI溶液于其中,并加入乙酸溶液,密闭,置暗处反应5 min,有单质硫析出。以淀粉为指示剂,过量的I2用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3溶液滴定,反应式为I2+2S2O===2I-+S4O。测定时消耗Na2S2O3溶液体积V mL。终点颜色变化为________________________,样品中S2-的含量为________________(写出表达式)。
解析:淀粉溶液遇到I2溶液变蓝,当Na2S2O3将I2消耗完后,溶液由浅蓝色变至无色,即滴定终点时,溶液会由浅蓝色变至无色。设Na2S2O3消耗的I2的物质的量为n1。
由化学方程式可得:
I2 + 2S2O === 2I-+S4O
1 mol 2 mol
n1 0.100 0 mol·L-1×V×10-3 L
则n1=V× 0.100 0×10-3 mol
设样品中S2-的含量为w,则由反应
I2+S2- === 2I-+S↓可得:
I2 ~ S2-
1 mol 32 g
25.00×10-3 L×0.100 0 mol·L-1
-V×0.100 0×10-3 mol m g×w
由此可得:w=×100%。
答案:浅蓝色至无色且半分钟内不恢复蓝色
×100%
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