2022～2023學(xué)年高三化學(xué)單元自學(xué)提升知識(shí)匯第3章 第2節(jié) 能力課時(shí)4 酸堿中和滴定的拓展應(yīng)用(學(xué)案)

PAGE1PAGE能力課時(shí)4酸堿中和滴定的拓展應(yīng)用探究任務(wù)通過酸堿中和滴定原理的理解、指示劑選擇等，形成滴定原理的認(rèn)知模型，并能根據(jù)模型應(yīng)用到其他滴定(如氧化還原反應(yīng)滴定、沉淀滴定)中去。一、氧化還原滴定1．原理：以氧化劑或還原劑為滴定劑，直接滴定一些具有還原性或氧化性的物質(zhì)，或者間接滴定一些本身并沒有還原性或氧化性，但能與某些還原劑或氧化劑反應(yīng)的物質(zhì)。2．試劑：常見用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7等；常見用于滴定的還原劑有亞鐵鹽、草酸、維生素C等。3．指示劑：氧化還原滴定的指示劑有三類：(1)氧化還原指示劑；(2)專用指示劑，如在碘量法滴定中，可溶性淀粉溶液遇碘標(biāo)準(zhǔn)溶液變藍(lán)；(3)自身指示劑，如高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸時(shí)，滴定終點(diǎn)為溶液由無色變?yōu)闇\紅色。4．實(shí)例滴定內(nèi)容指示劑終點(diǎn)顏色變化解題策略①用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定未知濃度的碘水淀粉溶液溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色一般根據(jù)得失電子守恒或配平的化學(xué)方程式，列出相關(guān)物質(zhì)的關(guān)系式，列比例計(jì)算②用標(biāo)準(zhǔn)酸性KMnO4溶液滴定未知濃度的H2C2O4溶液不需外加指示劑溶液由無色變?yōu)闇\紅色③用標(biāo)準(zhǔn)酸性KMnO4溶液滴定未知濃度的Fe2＋溶液由淺綠色變?yōu)闇\紅色【例1】Ⅰ．某工廠廢水中含游離態(tài)氯，通過下列實(shí)驗(yàn)測(cè)定其濃度。①取水樣10.0mL于錐形瓶中，加入10.0mL的KI溶液(足量)，發(fā)生的反應(yīng)為Cl2＋2KI=2KCl＋I(xiàn)2，滴入指示劑2～3滴。②取一滴定管依次用自來水、蒸餾水洗凈后，再用0.01mol·L－1Na2S2O3溶液潤洗，然后裝入0.01mol·L－1Na2S2O3溶液到0刻度以上，排出下端尖嘴內(nèi)的氣泡，調(diào)整液面至0刻度或0刻度下某一位置，記下讀數(shù)。③將錐形瓶置于滴定管下進(jìn)行滴定，發(fā)生的反應(yīng)為I2＋2Na2S2O3=2NaI＋2Na2S4O6。試回答下列問題：(1)步驟①加入的指示劑是______________________________。(2)步驟②應(yīng)使用______________________________式滴定管。(3)判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是__________________________________________________________________________________________。Ⅱ．(4)若用0.1000mol/LHCl溶液滴定未知濃度的NaOH溶液，下列情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果無影響的是________(填字母)。A．酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液潤洗B．錐形瓶未用待測(cè)液潤洗C．滴定前滴定管尖嘴中有一氣泡，滴定后氣泡消失了D．滴定時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)液濺出錐形瓶外[解析](1)溶液中有單質(zhì)碘，加入淀粉溶液呈藍(lán)色，碘與亞硫酸鈉發(fā)生氧化還原反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，藍(lán)色褪去變?yōu)闊o色。(2)硫代硫酸鈉溶液顯堿性，應(yīng)選擇堿式滴定管。(3)碘遇淀粉變藍(lán)色，所以溶液呈藍(lán)色，隨反應(yīng)I2＋2Na2S2O3=2NaI＋2Na2S4O6進(jìn)行，溶液中沒有碘，溶液由藍(lán)色為無色，說明反應(yīng)到終點(diǎn)，判斷達(dá)到滴定終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：滴入最后一滴溶液，由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色。(4)酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液潤洗，標(biāo)準(zhǔn)鹽酸的濃度偏小，造成V(標(biāo)準(zhǔn))偏大，根據(jù)c(待測(cè))＝eq\f(c標(biāo)準(zhǔn)·V標(biāo)準(zhǔn),V待測(cè))可知，測(cè)定c(待測(cè))偏大，故A錯(cuò)誤；錐形瓶未用待測(cè)液潤洗，對(duì)V(標(biāo)準(zhǔn))無影響，測(cè)定c(待測(cè))無影響，故B正確；滴定前滴定管尖嘴中有一氣泡，滴定后氣泡消失了，造成V(標(biāo)準(zhǔn))偏大，測(cè)定c(待測(cè))偏大，故C錯(cuò)誤；滴定時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)液濺出錐形瓶外，造成V(標(biāo)準(zhǔn))偏大，測(cè)定c(待測(cè))偏大，故D錯(cuò)誤。[答案](1)淀粉溶液(2)堿(3)滴入最后一滴溶液，由藍(lán)色恰好變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變色(4)B二、沉淀滴定1．含義：沉淀滴定是利用沉淀反應(yīng)進(jìn)行滴定、測(cè)量分析的方法。生成沉淀的反應(yīng)很多，但符合條件的卻很少，實(shí)際上應(yīng)用最多的是銀量法，即利用Ag＋與鹵素離子的反應(yīng)來測(cè)定Cl－、Br－、I－的濃度。2．原理：沉淀滴定所用的指示劑本身就是一種沉淀劑，滴定劑與被滴定物反應(yīng)的生成物的溶解度要比滴定劑與指示劑反應(yīng)的生成物的溶解度小，否則不能用這種指示劑。如用AgNO3溶液測(cè)定溶液中Cl－的含量時(shí)，常以CrOeq\o\al(2－,4)為指示劑，這是因?yàn)锳gCl比Ag2CrO4更難溶。3．實(shí)例滴定內(nèi)容指示劑終點(diǎn)顏色變化解題策略用標(biāo)準(zhǔn)AgNO3溶液滴定含Cl－的溶液K2CrO4溶液出現(xiàn)淡紅色沉淀(Ag2CrO4為磚紅色沉淀)利用沉淀的先后順序判斷滴定終點(diǎn)并利用反應(yīng)物與生成物間的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算【例2】用沉淀滴定法快速測(cè)定NaI等碘化物溶液中c(I－)，實(shí)驗(yàn)過程包括準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液和滴定待測(cè)溶液。Ⅰ．準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)溶液a．準(zhǔn)確稱取AgNO3基準(zhǔn)物4.2468g(0.0250mol)后，配制成250mL標(biāo)準(zhǔn)溶液，放在棕色試劑瓶中避光保存，備用。b．配制并標(biāo)定100mL0.1000mol·L－1NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液，備用。Ⅱ．滴定的主要步驟a．取待測(cè)NaI溶液25.00mL于錐形瓶中。b．加入25.00mL0.1000mol·L－1AgNO3溶液(過量)，使I－完全轉(zhuǎn)化為AgI沉淀。c．加入NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑。d．用0.1000mol·L－1NH4SCN溶液滴定過量的Ag＋，使其恰好完全轉(zhuǎn)化為AgSCN沉淀后，體系出現(xiàn)淡紅色，停止滴定。e．重復(fù)上述操作兩次。三次測(cè)定數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)123消耗NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL10.2410.029.98f．?dāng)?shù)據(jù)處理。回答下列問題：(1)將稱得的AgNO3配制成標(biāo)準(zhǔn)溶液，所使用的儀器除燒杯和玻璃棒外還有__________________________________________________________________。(2)AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液放在棕色試劑瓶中避光保存的原因是__________________________________________________________________________。(3)滴定應(yīng)在pH<0.5的條件下進(jìn)行，其目的是_________________________________________________________________________________。(4)b和c兩步操作是否可以顛倒_________________，說明理由___________________________________________________________________。(5)所消耗的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液平均體積為________mL，測(cè)得c(I－)＝________mol·L－1。(6)在滴定管中裝入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的前一步，應(yīng)進(jìn)行的操作為___________________________________________________________________。(7)判斷下列操作對(duì)c(I－)測(cè)定結(jié)果的影響(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。①若在配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，燒杯中的溶液有少量濺出，則測(cè)定結(jié)果________。②若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視標(biāo)準(zhǔn)液液面，則測(cè)定結(jié)果________。[解析](1)配制一定物質(zhì)的量濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，除燒杯和玻璃棒外，還需用到的儀器有250mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管。(2)AgNO3見光容易分解，因此需要保存在棕色試劑瓶中。(3)滴定實(shí)驗(yàn)中用NH4Fe(SO4)2溶液作指示劑，F(xiàn)e3＋容易發(fā)生水解，影響滴定終點(diǎn)判斷，因此控制pH<0.5，目的是抑制Fe3＋的水解。(4)Fe3＋能與I－發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2，因此b、c不能顛倒，否則指示劑耗盡，無法判斷滴定終點(diǎn)。(5)第1組數(shù)據(jù)誤差較大，舍去，取第2組、第3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值，消耗NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為(10.02＋9.98)mL×eq\f(1,2)＝10.00mL。根據(jù)滴定原理，則n(Ag＋)＝n(I－)＋n(SCN－)，故n(I－)＝n(Ag＋)－n(SCN－)＝0.025L×0.1000mol·L－1－0.01L×0.1000mol·L－1＝0.0015mol，則c(I－)＝eq\f(0.0015mol,0.025L)＝0.0600mol·L－1。(6)在滴定管中裝入NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液之前，要先用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管2～3次。(7)①在配制AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)，若燒杯中溶液有少量濺出，配制的AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度偏低，則滴定時(shí)消耗的NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積偏小，測(cè)得的c(I－)偏高。②滴定管0刻度在上，讀數(shù)時(shí)從上往下讀數(shù)，讀取體積偏小，計(jì)算所用NH4SCN的物質(zhì)的量偏低，測(cè)得的c(I－)偏高。[答案](1)250mL(棕色)容量瓶、膠頭滴管(2)避免AgNO3見光分解(3)防止因Fe3＋的水解而影響滴定終點(diǎn)的判斷(或抑制Fe3＋的水解)(4)否(或不能)若顛倒，F(xiàn)e3＋與I－反應(yīng)，指示劑耗盡，無法判斷滴定終點(diǎn)(5)10.000.0600(6)用NH4SCN標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行潤洗滴定管2～3次(7)偏高偏高1．(2021·杭州高三檢測(cè))化學(xué)需氧量(COD)是衡量水質(zhì)的重要指標(biāo)之一。COD是指在特定條件下用一種強(qiáng)氧化劑(如KMnO4)定量地氧化水體中的還原性物質(zhì)所消耗的氧化劑的量(折算為氧化能力相當(dāng)?shù)腛2質(zhì)量，單位：mg·L－1)。其測(cè)定過程如下：取100.0mL水樣，用硫酸酸化，加入10.0mL0.002000mol·L－1KMnO4溶液，充分作用后，再加入10.0mL0.005000mol·L－1Na2C2O4溶液。用0.002000mol·L－1KMnO4溶液滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗6.50mL。已知：2MnOeq\o\al(－,4)＋5C2Oeq\o\al(2－,4)＋16H＋=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O(1)1molKMnO4的氧化能力與________gO2的氧化能力相當(dāng)(作氧化劑時(shí)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同)。(2)該水樣的COD值是________mg·L－1(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。[解析](1)1molKMnO4～5e－，1molO2～4e－，利用電子守恒得出關(guān)系式：1molKMnO4～1.25molO2～40gO2；(2)利用消耗酸性高錳酸鉀的量轉(zhuǎn)換為化學(xué)需氧量，要想求需氧量，先求出需要酸性高錳酸鉀的量，100.0mL水樣，用硫酸酸化，加入10.0mL0.002000mol·L－1KMnO4溶液，充分作用后，再加入10.0mL0.005000mol·L－1Na2C2O4溶液，用0.002000mol·L－1KMnO4溶液滴定，說明Na2C2O4溶液過量，用0.002000mol·L－1KMnO4溶液滴定，滴定終點(diǎn)時(shí)消耗6.50mL，水消耗0.002000mol·L－1KMnO4溶液10.0mL－6.50mL＝3.5mL，消耗n(KMnO4)＝3.5mL×10－3L·mL－1×0.002000mol·L－1＝7×10－6mol,1molKMnO4～40gO2，對(duì)應(yīng)氧氣的質(zhì)量＝7×10－6×40g＝2.8×10－4g，該水樣的COD值＝eq\f(mO2,VH2O)＝eq\f(0.28mg,0.1L)＝2.8mg·L－1。[答案](1)40(2)2.82．莫爾法是一種沉淀滴定法，以K2CrO4為指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)硝酸銀溶液滴定待測(cè)液，進(jìn)而測(cè)定溶液中Cl－的濃度。已知：銀鹽性質(zhì)AgClAgBrAgCNAg2CrO4AgSCN顏色白淺黃白磚紅白eq\f(溶解度,mol·L－1)1.34×10－67.1×10－71.1×10－86.5×10－51.0×10－6(1)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是_________________________________。(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液，可選為滴定指示劑的是________。A．NaCl B．BaBr2C．Na2CrO4剛好達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________________________________________________________________。[解析](1)根據(jù)沉淀滴定法的原理可知，溶液中Ag＋和Cl－先反應(yīng)，Cl－消耗完后，Ag＋再和指示劑反應(yīng)生成Ag2CrO4磚紅色沉淀，由此可知滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，生成磚紅色沉淀。(2)當(dāng)用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液時(shí)，所選擇的指示劑和Ag＋反應(yīng)所生成沉淀的溶解度應(yīng)大于AgSCN的溶解度，由題給數(shù)據(jù)可以看出，溶解度比AgSCN大的有AgCl和Ag2CrO4，但由于AgCl是白色沉淀，所以應(yīng)選擇Na2CrO4為指示劑，在滴定終點(diǎn)時(shí)沉淀的顏色發(fā)生明顯的變化(白色→磚紅色)，剛好達(dá)到終點(diǎn)時(shí)的離子方程式為2Ag＋＋CrOeq\o\al(2－,4)=Ag2CrO4↓。[答案](1)滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液，生成磚紅色沉淀(2)C2Ag＋＋CrOeq\o\al(2－,4)=Ag2CrO4↓1．向葡萄酒中加入Na2S2O5抗氧化。測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留量的方法：取50.00mL葡萄酒樣品，用0.0100mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液10.00mL。則該樣品中Na2S2O5的殘留量為(已知S2Oeq\o\al(2－,5)＋I(xiàn)2＋H2O→SOeq\o\al(2－,4)＋I(xiàn)－＋H＋，反應(yīng)未配平)()A．0.001g·L－1 B．0.002g·L－1C．0.064g·L－1 D．0.19g·L－1D[根據(jù)題目信息可知反應(yīng)的離子方程式為S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋，消耗碘的物質(zhì)的量是0.0001mol，碘單質(zhì)和Na2S2O5的物質(zhì)的量之比為2∶1，取50.00mL葡萄酒樣品，所以Na2S2O5的殘留量是eq\f(0.0001mol×190g/mol,2×0.05L)＝0.19g/L。]2．[2019·全國卷Ⅱ·26(3)]成品中S2－的含量可以用“碘量法”測(cè)得。稱取mg樣品，置于碘量瓶中，移取25.00mL0.1000mol·L－1的I2-KI溶液于其中，并加入乙酸溶液，密閉，置暗處反應(yīng)5min，有單質(zhì)硫析出。以淀粉為指示劑，過量的I2用0.1000mol·L－1Na2S2O3溶液滴定，反應(yīng)式為I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)。測(cè)定時(shí)消耗Na2S2O3溶液體積VmL。終點(diǎn)顏色變化為______________________________________________________________________________，樣品中S2－的含量為________________(寫出表達(dá)式)。[解析]淀粉溶液遇到I2溶液變藍(lán)，當(dāng)Na2S2O3將I2消耗完后，溶液由淺藍(lán)色變至無色，即滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液會(huì)由淺藍(lán)色變至無色。設(shè)Na2S2O3消耗的I2的物質(zhì)的量為n1。由化學(xué)方程式可得：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6)1mol2moln10.1000mol·L－1×V×10－3L則n1＝eq\f(1,2)V×0.1000×10－3mol設(shè)樣品中S2－的含量為w，則由反應(yīng)I2＋S2－=2I－＋S↓可得：I2～S2－1mol32g25.00×10－3L×0.1000mol·L－1－eq\f(1,2)V×0.1000×10－3molmg×w由此可得：w＝eq\f(25.00－\f(1,2)V×0.1000×32,m×1000)×100%。[答案]淺藍(lán)色至無色eq\f(25.00－\f(1,2)V×0.1000×32,m×1000)×100%3．[2018·全國卷Ⅰ，27(4)]Na2S2O5可用作食品的抗氧化劑。在測(cè)定某葡萄酒中Na2S2O5殘留時(shí)，取50.00mL葡萄酒樣品，用0.01000mol·L－1的碘標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗10.00mL。滴定反應(yīng)的離方程式為_________________________________________________________________________，該樣品中Na2S2O5的殘留量為________g·L－1(以SO2計(jì))。[解析]根據(jù)電子、電荷及質(zhì)量守恒，可寫出反應(yīng)的離子方程式為S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋。n(S2Oeq\o\al(2－,5))＝eq\f(1,2)×n(I2)＝eq\f(1,2)×0.01000mol·L－1×10.00×10－3L＝5×10－5mol，該樣品中S2Oeq\o\al(2－,5)的殘留量(以SO2計(jì))為5×10－5mol×2×64g·mol－1×eq\f(1000mL·L－1,50.00mL)＝0.128g·L－1。[答案]S2Oeq\o\al(2－,5)＋2I2＋3H2O=2SOeq\o\al(2－,4)＋4I－＋6H＋0.1284．為測(cè)定FeC2O4·2H2O(M＝180g·mol－1)樣品的純度，用硫酸溶解6.300g樣品，定容至250mL。取25.00mL溶液，用0.1000mol·L－1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)。重復(fù)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下：序號(hào)滴定前讀數(shù)/mL滴定終點(diǎn)讀數(shù)/mL10.0019.9821.2622.4031.5421.56已知：3MnOeq\o\al(－,4)＋5FeC2O4·2H2O＋24H＋=3Mn2＋＋5Fe3＋＋10CO2↑＋22H2O假設(shè)雜質(zhì)不參加反應(yīng)。該樣品中FeC2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是________%(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)；寫出簡要計(jì)算過程：______________________________________________________________________________________________________。[解析]實(shí)驗(yàn)共三組數(shù)據(jù)，其中2組數(shù)據(jù)誤差較大，不予采用。1,3兩組數(shù)據(jù)的平均值為20mLn(MnOeq\o\al(－,4))＝c·V＝0.1000×20×10－3mol＝2×10－3mol根據(jù)方程式n(FeC2O4·2H2O)＝5n(MnOeq\o\al(－,4))/3由于配置溶液總體積為250mL，取用25mL，故而n總(FeC2O4·2H2O)＝10×5n(MnOeq\o\al(－,4))/3，m總＝n總·M＝6.000g，所以樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝(6.000g/6.300g)×100%＝95.2%。[答案]95.2eq\f(0.1000mol·L－1×20.00×10－3L×\f(5,3)×\f(250,25.00)×180g·mol－1,6.300g)×100%＝95.2%5．(2021·山東濟(jì)南檢測(cè))銅是人類發(fā)現(xiàn)最早并廣泛使用的一種金屬。溶液中Cu2＋的濃度可采用碘量法測(cè)得：①2Cu2＋＋5I－=2CuI↓＋I(xiàn)eq\o\al(－