2019-2020年高中化學(xué)專題六物質(zhì)的定量分析課題1食醋總酸含量的測(cè)定學(xué)案蘇教版選修 一、指示劑的選擇 指示劑的變色范圍與酸堿中和后溶液的pH越接近越好，且變色要明顯，一般來說，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿相互滴定時(shí)，酚酞和甲基橙均可以使用；若酸堿有一方是弱的，則應(yīng)根據(jù)中和所得鹽溶液的pH來確定選用上述哪種指示劑。一般來說，強(qiáng)酸和強(qiáng)堿用甲基橙、強(qiáng)堿與弱酸用酚酞，石蕊一般不能作為中和滴定的指示劑。 指示劑的選擇及中和滴定時(shí)酸堿恰好完全反應(yīng)的判斷方法見下表所示： 滴定內(nèi)容 指示劑 滴定過程中 溶液顏色變化 標(biāo)準(zhǔn)溶液 待測(cè)溶液 NaOH溶液 HCl溶液 酚酞 無色→粉紅 NaOH溶液 HCl溶液 甲基橙 紅→橙 HCl溶液 NaOH溶液 酚酞 粉紅→無色 HCl溶液 NaOH溶液 甲基橙 黃→橙 強(qiáng)酸溶液 弱堿溶液 甲基橙 黃→橙 強(qiáng)堿溶液 弱酸溶液 酚酞 無色→粉紅 總之，指示劑的作用是通過指示劑顏色的變化確定酸堿是否恰好完全反應(yīng)。指示劑的選擇依據(jù)是：變色要靈敏、明顯(終點(diǎn)與變色范圍一致)。 【例1】取相同體積(0.025 L)的兩份0.10 molL－1NaOH溶液，把其中一份放在空氣中一段時(shí)間后，溶液的pH________(填“增大”“減小”或“不變”)，其原因是________。用已知濃度的硫酸溶液中和上述兩份溶液，若中和第一份(在空氣中放置一段時(shí)間)所消耗硫酸溶液的體積為VA，另一份消耗硫酸溶液的體積為VB，則(已知甲基橙pH變色范圍是3.1～4.4)： (1)以甲基橙為指示劑時(shí)，VA與VB的關(guān)系是________。 (2)以酚酞為指示劑時(shí)，VA與VB的關(guān)系是________。 解析：氫氧化鈉溶液放置在空氣中，因氫氧化鈉與空氣中的二氧化碳反應(yīng)，使氫氧化鈉減少，故溶液的pH減小。用硫酸滴定碳酸鈉溶液，反應(yīng)分兩個(gè)階段進(jìn)行： ①H＋＋CO===HCO(此反應(yīng)完成時(shí)溶液呈弱堿性) ②H＋＋HCO===CO2↑＋H2O(此反應(yīng)完成時(shí)溶液呈弱酸性) 滴定過程按哪種反應(yīng)進(jìn)行，取決于選擇的指示劑。 (1)若選用甲基橙作指示劑，因其變色范圍在 pH＝3.1～4.4，滴定反應(yīng)可按①②進(jìn)行，由關(guān)系式2NaOH～Na2CO3～CO2↑知，消耗的硫酸的量不變，故答案為VA＝VB。 (2)若選用酚酞作指示劑，酚酞的變色范圍是pH＝8～10，滴定反應(yīng)按①進(jìn)行，消耗硫酸的量減小，故答案為VA＜VB。 答案：減小　因?yàn)闅溲趸c溶液放置在空氣中與空氣里的二氧化碳反應(yīng)，使氫氧化鈉減少，故pH減小　(1)VA＝VB　(2)VA＜VB 1－1已知常溫、常壓下，飽和CO2的水溶液的pH＝3.9，則可推斷用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定NaHCO3水溶液時(shí)，適宜選用的指示劑及滴定終點(diǎn)時(shí)顏色變化的情況是(　　) A．石蕊，由藍(lán)變紅 B．甲基橙，由橙變黃 C．酚酞，紅色褪去 D．甲基橙，由黃變橙 1－2以下是幾種酸堿指示劑變色的pH范圍： ①甲基橙3.1～4.4?、诩谆t4.4～6.2?、鄯犹?.2～10，現(xiàn)用0.100 0 molL－1NaOH溶液滴定濃度相近的甲酸時(shí)，上述指示劑(　　) A．都可以用　　　　　　B．只能用③ C．可以用①和② D．可以用②或③ 二、中和滴定實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1．用NaOH溶液滴定時(shí)，實(shí)際測(cè)出的是總酸量。分析結(jié)果用含量最多的醋酸表示。 2．由于是強(qiáng)堿滴定弱酸，滴定中的pH突變?cè)趬A性范圍內(nèi)，理論上滴定終點(diǎn)的pH在8.7左右。通常選用酚酞為指示劑，滴至溶液呈粉紅色且30 s內(nèi)不褪色，表明滴定達(dá)終點(diǎn)。 3．最好用白醋。若樣品為顏色較深的食醋，需用蒸餾水稀釋5倍以上，直到溶液顏色變得很淺、無礙于觀察酚酞溶液的顏色變化為止。如果經(jīng)稀釋或活性炭脫色后顏色仍較深，則此品牌食醋不適于用酸堿滴定法測(cè)定酸含量。 4．為了減小隨機(jī)誤差，應(yīng)適當(dāng)增加平行測(cè)定次數(shù)，通常平行測(cè)定三次。 5．在一組測(cè)定數(shù)據(jù)中，若某個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相差較大，這一數(shù)據(jù)稱為異常值，一般將其舍棄。為了保證測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，應(yīng)重新滴定一次。 【例2】某同學(xué)中和滴定實(shí)驗(yàn)的過程如下：(a)取一支堿式滴定管；(b)用蒸餾水洗凈；(c)即加入待測(cè)的NaOH溶液；(d)記錄液面刻度讀數(shù)；(e)用酸式滴定管精確放出一定量標(biāo)準(zhǔn)酸液；(f)置于未經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)酸液潤(rùn)洗的潔凈錐形瓶中；(g)加入適量蒸餾水；(h)加入酚酞試液2滴；(i)滴定時(shí)，邊滴邊搖蕩；(j)邊注視滴定管內(nèi)液面的變化；(k)當(dāng)小心滴到溶液由無色變成粉紅色時(shí)，立即停止滴定；(l)記錄液面刻度讀數(shù)；(m)根據(jù)滴定管的兩次讀數(shù)得出NaOH溶液體積為22 mL。指出上述實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤之處：______________(用編號(hào)表示)。 解析：(c)應(yīng)用待測(cè)NaOH溶液潤(rùn)洗滴定管2～3次后，再裝液體，如果不潤(rùn)洗，會(huì)由于滴定管內(nèi)壁上有水珠的存在，使待測(cè)堿液濃度變小。(j)滴定時(shí)應(yīng)注視錐形瓶?jī)?nèi)液體的顏色變化而不是注視滴定管內(nèi)液面的變化。(k)滴定終點(diǎn)應(yīng)為溶液變?yōu)榉奂t色且在半分鐘內(nèi)不褪色，而不是一變色就立即停止滴定。(m)為保持測(cè)量的準(zhǔn)確度，體積的讀數(shù)應(yīng)讀到小數(shù)點(diǎn)后兩位，如22.00 mL，不是記錄整數(shù)值。 答案：c、j、k、m 掌握中和滴定實(shí)驗(yàn)，要抓住兩個(gè)關(guān)鍵：一是解決實(shí)驗(yàn)中的有關(guān)問題，如儀器的使用、操作(從滴定前的準(zhǔn)備，進(jìn)行有關(guān)儀器的驗(yàn)漏、洗滌、潤(rùn)洗，指示劑的選擇等)、誤差分析等，通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)效性。二是理解中和滴定的實(shí)驗(yàn)原理，解決好有關(guān)計(jì)算的問題，試題往往以中和滴定知識(shí)為載體進(jìn)行考查。 2－1某燒堿樣品含有少量不與酸作用的雜質(zhì)，為了測(cè)定其純度，進(jìn)行以下滴定操作：A．在250 mL的容量瓶中配制250 mL燒堿溶液；B．用堿式滴定管移取25.00 mL燒堿溶液于錐形瓶中并滴加幾滴酚酞作指示劑；C．在天平上準(zhǔn)確稱取燒堿樣品W g，在燒杯中用蒸餾水溶解；D．將物質(zhì)的量濃度為c molL－1的標(biāo)準(zhǔn)硫酸溶液裝入酸式滴定管。調(diào)整液面記下開始讀數(shù)為V1 mL；E．在錐形瓶下墊一張白紙，滴定至紅色消失且在半分鐘內(nèi)不褪色為止，記下讀數(shù)為V2 mL。就此實(shí)驗(yàn)完成下列填空： (1)正確操作步驟的順序是(用編號(hào)字母填寫)： ________→________→________→D→________。 (2)觀察滴定管中液面的高度時(shí)注意__________________________________________。 (3)E步驟的操作中在錐形瓶下墊一張白紙的作用是 ________________________________________________________________________。 (4)該燒堿樣品純度的計(jì)算式為______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)若該同學(xué)滴定時(shí)在滴定管尖嘴部分中有氣泡存在，滴定結(jié)束時(shí)，氣泡消失，則對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 (6)若實(shí)驗(yàn)時(shí)用燒堿溶液潤(rùn)洗了錐形瓶，則使滴定結(jié)果________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。 三、酸堿中和滴定誤差分析 根據(jù)c待測(cè)＝K (注明：K——酸堿中和時(shí)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比) 1．標(biāo)準(zhǔn)液配制引起的誤差[c(標(biāo))誤差] c待測(cè)(偏高/偏低/無影響) (1)稱取5.2 g氫氧化鈉配制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，物碼倒置 (偏高) (2)配制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，燒杯及玻璃棒未洗滌 (偏高) (3)配制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，定容俯視 (偏低) (4)配制標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，定容仰視 (偏高) (5)配制標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液時(shí)，NaOH中如混有碳酸鈉 (偏高) (6)配制標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液時(shí)，NaOH中如混有碳酸氫鈉 (偏高) (7)配制標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液時(shí)，NaOH中如混有KOH (偏高) (8)滴定管水洗后，未用標(biāo)準(zhǔn)液洗滌 (偏高) 2．標(biāo)準(zhǔn)液操作引起的誤差[V標(biāo)誤差] c待測(cè)(偏高/偏低/無影響) (1)滴定前讀數(shù)仰視，滴定后讀數(shù)俯視 (偏低) (2)滴定結(jié)束，滴定管尖嘴外有一滴溶液未滴下 (偏高) (3)滴定前有氣泡未趕出，后來消失 (偏高) 3．待測(cè)液操作引起的誤差[V待誤差] c待測(cè)(偏高/偏低/無影響) (1)錐形瓶水洗后，又用待測(cè)液洗過再裝待測(cè)液 (偏高) (2)錐形瓶中有少量水，直接放入待測(cè)液 (無影響) (3)搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，濺出部分溶液 (偏低) 【例3】現(xiàn)用物質(zhì)的量濃度為a molL－1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸去測(cè)定V mL，NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度，請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)酸式滴定管用蒸餾水洗凈后，還應(yīng)該進(jìn)行的操作是________。 (2)下圖是酸式滴定管中液面在滴定前后的讀數(shù)，則c(NaOH)＝________。 (3)若在滴定前滴定管尖嘴部分留有氣泡，滴定后滴定管尖嘴部分氣泡消失，則測(cè)定的NaOH物質(zhì)的量濃度會(huì)偏________。 解析：(1)滴定管用蒸餾水洗凈后，還應(yīng)該用待裝液潤(rùn)洗2～3次。(2)根據(jù)HCl與NaOH等物質(zhì)的量發(fā)生反應(yīng)，由a(V2－V1)＝c(NaOH)V，可得c(NaOH)＝a(V2－V1)/V molL－1。(3)若在滴定前滴定管尖嘴部分留有氣泡，滴定后滴定管尖嘴部分氣泡消失，則所消耗鹽酸的體積小于計(jì)算的體積，故測(cè)定的NaOH物質(zhì)的量濃度會(huì)偏高。 答案：(1)用已知物質(zhì)的量濃度的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤(rùn)洗2～3次 (2)a(V2－V1)/V molL－1　(3)高 3－1用已知濃度的鹽酸滴定用NaOH固體配成的堿溶液時(shí)，下列操作使滴定結(jié)果偏高的是(　　) A．NaOH固體稱量時(shí)間過長(zhǎng) B．盛標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的滴定管用堿液潤(rùn)洗 C．用酚酞作指示劑 D．固體NaOH中含KOH雜質(zhì) 答案： 【互動(dòng)課堂】 觸類旁通 1－1　D　解析：甲基橙的變色范圍在pH＝3.1～4.4，與該滴定后溶液的pH(3.9)接近，故應(yīng)選擇甲基橙作指示劑；因滴定時(shí)溶液的pH由大到小，故甲基橙由黃變橙。 1－2　B　解析：NaOH溶液與甲酸等物質(zhì)的量反應(yīng)時(shí)，生成的甲酸鈉溶液顯堿性，故應(yīng)選用在堿性條件下變色的指示劑酚酞。 2－1　解析：分析時(shí)應(yīng)按實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的順序進(jìn)行選擇，配制、取液、滴定，再按照每一步的操作順序確定。讀數(shù)時(shí)，仰視、俯視均會(huì)造成實(shí)驗(yàn)的誤差，分析誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)錯(cuò)誤操作對(duì)滴定過程中消耗標(biāo)準(zhǔn)液帶來的影響進(jìn)行分析。滴定中消耗H2SO4的體積為(V2－V1)mL，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系可得：c(NaOH)＝＝molL－1，進(jìn)一步可求得其純度為：100%＝100%；有氣泡時(shí)，相當(dāng)于增加了消耗硫酸的量，用燒堿溶液潤(rùn)洗錐形瓶，增加了燒堿的量，多消耗了硫酸，故使滴定結(jié)果均偏高。 答案：(1)C　A　B　E (2)眼睛平視液體凹液面的最低點(diǎn) (3)便于更加清晰地觀察溶液顏色的變化 (4)100% (5)偏高 (6)偏高 3－1　B　解析：A選項(xiàng)NaOH固體稱量時(shí)間過長(zhǎng)會(huì)有部分NaOH與空氣中CO2反應(yīng)生成Na2CO3，得到的為NaOH和Na2CO3的混合物。等質(zhì)量的Na2CO3消耗鹽酸比NaOH少，所以使滴定結(jié)果偏低。B選項(xiàng)盛標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的滴定管用堿液潤(rùn)洗，實(shí)際使鹽酸濃度變稀，需要鹽酸溶液的體積變大，所以使c(NaOH)偏高。C選項(xiàng)是正確操作。D選項(xiàng)固體NaOH中含KOH雜質(zhì)，因?yàn)榈荣|(zhì)量的KOH消耗鹽酸比NaOH少，所以使滴定結(jié)果偏低。