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1、
主題21:水的電離和溶液的酸堿性
李仕才
考點四 中和滴定原理在定量實驗中的拓展應(yīng)用
酸堿中和滴定的原理及操作,不僅適用于酸堿中和反應(yīng),也可遷移應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)、沉淀反應(yīng)等。近幾年全國卷和各地方高考中,頻繁出現(xiàn)涉及氧化還原滴定、沉淀滴定的綜合性試題,側(cè)重考查滴定原理的分析與應(yīng)用,指示劑的選擇,終點判斷,數(shù)據(jù)處理及誤差分析等,成為定量實驗中考查的熱點。
1.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:常見的用于滴定的氧化劑有KMnO4
2、、K2Cr2O7等;常見的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;
③自身指示劑,如高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定草酸時,滴定終點時溶液由無色變?yōu)闇\紫色。
(4)實例
①酸性KMnO4溶液滴定H2C2O4溶液
原理:2MnO4-+6H++5H2C2O410CO2↑+2Mn2++8H2O。
指示劑:酸性KMnO4溶液本身呈紫色,不用另外選擇指示劑,當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝訩MnO4溶液后,溶液由無色變淺紫色,且半分鐘內(nèi)不褪色,說明達到滴定終點。
②Na2S2O3溶
3、液滴定碘液
原理:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。
指示劑:用淀粉作指示劑,當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜰a2S2O3溶液后,溶液的藍色褪去,且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色,說明達到滴定終點。
2.沉淀滴定
(1)概念:沉淀滴定是利用沉淀反應(yīng)進行滴定、測量分析的方法。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)所得的生成物的溶解度要比滴定劑與指示劑反應(yīng)所得的生成物的溶解度小,否則就不能用這種指示劑。如用AgNO3溶液測定溶液中Cl-的含
4、量時常以Cr為指示劑,這是因為AgCl比Ag2CrO4更難溶。
1.用ClO2處理過的飲用水(pH為5.5~6.5)常含有一定量的對人體不利的亞氯酸根離子(ClO2-)。飲用水中的ClO2、ClO2-含量可用連續(xù)碘量法進行測定。ClO2被I-還原為ClO2-、Cl-的轉(zhuǎn)化率與溶液pH的關(guān)系如圖所示。當(dāng)pH≤2.0時,ClO2-也能被I-完全還原為Cl-。反應(yīng)生成的I2用標(biāo)準(zhǔn)Na2S2O3溶液滴定:2Na2S2O3+I2Na2S4O6+2NaI。
(1)請寫出pH≤2.0時ClO2-與I-反應(yīng)的離子方程式:
。
(2)請完成相應(yīng)的實驗步驟:
步驟1:準(zhǔn)確量取V mL水樣加入錐
5、形瓶中;
步驟2:調(diào)節(jié)水樣的pH為7.0~8.0;
步驟3:加入足量的KI晶體;
步驟4:加入少量淀粉溶液,用c molL-1Na2S2O3溶液滴定至終點,消耗Na2S2O3溶液V1 mL;
步驟5: ;
步驟6:再用c molL-1Na2S2O3溶液滴定至終點,又消耗Na2S2O3溶液V2 mL。
(3)根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析,測得該飲用水中ClO2-的濃度為 (用含字母的代數(shù)式表示)molL-1。
【解析】(3)根據(jù)電子守恒可得pH為7.0~8.0時反應(yīng)的關(guān)系式:
ClO2 ~12I2~ Na2S2O3
cV110-3 mol cV110-3 mol
6、
pH≤2.0時,反應(yīng)的關(guān)系式:
ClO2- ~2I2~ 4Na2S2O3
cV2410-3 mol cV210-3 mol
故原水樣中含有n(ClO2-)=(cV24-cV1)10-3 mol
c(ClO2-)=c(V2-4V1)4V molL-1。
【答案】(1)ClO2-+4H++4I-Cl-+2I2+2H2O
(2)調(diào)節(jié)溶液的pH≤2.0
(3)c(V2-4V1)4V
2.乙二酸(HOOC—COOH)俗名草酸,是一種具有還原性的有機弱酸,在化學(xué)上有廣泛應(yīng)用。
(1)小剛在做“研究溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響”實驗時,他往A、B兩支試管中均加入4 mL 0.01
7、 molL-1酸性KMnO4溶液和2 mL 0.1 molL-1 H2C2O4(乙二酸)溶液,振蕩,A試管置于熱水中,B試管置于冷水中,記錄溶液褪色所需的時間。褪色所需時間tA (填“>”“=”或“<”)tB。寫出該反應(yīng)的離子方程式:
。
(2)實驗室有一瓶混有泥沙的乙二酸樣品,小剛利用上述反應(yīng)的原理來測定其含量,具體操作為
①配制250 mL溶液:準(zhǔn)確稱量5.000 g乙二酸樣品,配成250 mL溶液。配制溶液需要的計量儀器有 。
②滴定:準(zhǔn)確量取25.00 mL所配溶液于錐形瓶中,加少量酸酸化,將0.1000 molL-1
8、KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入 (填“酸式”或“堿式”)滴定管,進行滴定操作。在滴定過程中發(fā)現(xiàn),剛滴下少量KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液時,溶液紫紅色并沒有馬上褪去,將錐形瓶搖動一段時間后,紫紅色才慢慢消失;再繼續(xù)滴加時,紫紅色就很快褪去,可能的原因是 ;判斷滴定達到終點的現(xiàn)象是 。
③計算:重復(fù)上述操作2次,記錄實驗數(shù)據(jù)如下表。則消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為 mL,此樣品的純度為 。
序號
滴定前讀數(shù)
滴定后讀數(shù)
1
0.00
20.01
2
1.00
20
9、.99
3
0.00
21.10
④誤差分析:下列操作會導(dǎo)致測定結(jié)果偏高的是 (填字母)。
A.未用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管
B.滴定前錐形瓶內(nèi)有少量水
C.滴定前滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定后氣泡消失
D.觀察讀數(shù)時,滴定前仰視,滴定后俯視
【解析】(1)其他條件相同,溫度高時,反應(yīng)速率快,則溶液褪色所需的時間短。酸性KMnO4溶液能將草酸氧化為CO2,MnO4-被還原為Mn2+。(2)①準(zhǔn)確稱量5.000 g樣品需要電子天平,配制250 mL的溶液需要250 mL容量瓶。②酸性高錳酸鉀溶液有強氧化性,應(yīng)置于酸式滴定管中。反應(yīng)一段時間后反應(yīng)速率加快,可能是反應(yīng)生
10、成的Mn2+對反應(yīng)有催化作用。③第三次的實驗數(shù)據(jù)誤差太大,應(yīng)舍去。前兩次實驗消耗KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的平均體積為20.00 mL。25.00 mL所配草酸溶液中,n(H2C2O4)=52n(MnO4-)=2.50.1000 molL-120.0010-3 L=0.005000 mol,則250 mL溶液中含0.05000 mol草酸,其質(zhì)量為0.05000 mol90 gmol-1=4.500 g,此樣品的純度為4.500g5.000g100%=90.00%。④未用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗滴定管,會使標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度偏低,耗用標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大,結(jié)果偏高。滴定前錐形瓶內(nèi)有少量水,對實驗結(jié)果無影響。滴定前
11、滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定后氣泡消失,氣泡體積計入了標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積,使標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏大,結(jié)果偏高。觀察讀數(shù)時,滴定前仰視,滴定后俯視,使標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏小,結(jié)果偏低。
【答案】(1)< 2MnO4-+5H2C2O4+6H+10CO2↑+2Mn2++8H2O
(2)①電子天平、250 mL容量瓶?、谒崾健》磻?yīng)生成的Mn2+對反應(yīng)有催化作用 滴入最后一滴溶液后,溶液由無色變成淺紫色,且半分鐘內(nèi)不褪色 ③20.00 90.00%?、蹵C
3.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液,進而測定溶液中Cl-的濃度。已知:
銀鹽
性質(zhì)
AgCl
A
12、gBr
AgCN
Ag2CrO4
AgSCN
顏色
白
淺黃
白
磚紅
白
溶解度
(molL-1)
1.34
10-6
7.1
10-7
1.1
10-8
6.5
10-5
1.0
10-6
(1)滴定終點的現(xiàn)象是 。
(2)若用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液,可選為滴定指示劑的是 (填字母)。
A.NaCl B.BaBr2 C.Na2CrO4
剛好達到滴定終點時,發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為
。
【解析】(1)根據(jù)沉淀滴定法原理可知,溶液中Ag+和Cl-先反應(yīng),Cl-消耗完后再和指示劑反應(yīng)生成Ag2CrO4磚紅色沉淀
13、,因此滴定終點的現(xiàn)象為當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏螛?biāo)準(zhǔn)溶液后,生成磚紅色沉淀。
(2)當(dāng)用AgNO3溶液滴定NaSCN溶液時,所選擇的指示劑和Ag+反應(yīng)所生成的沉淀的溶解度應(yīng)大于AgSCN的溶解度,由題給數(shù)據(jù)可以得出,溶解度比AgSCN大的有AgCl和Ag2CrO4,由于AgCl和AgSCN均是白色沉淀,所以應(yīng)選擇Na2CrO4作指示劑,這樣在滴定終點時沉淀的顏色發(fā)生明顯的變化(白色→磚紅色),以指示剛好達到滴定終點,此時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Ag++CrAg2CrO4↓。
【答案】(1)滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)溶液后,生成磚紅色沉淀
(2)C 2Ag++CrAg2CrO4↓
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375
高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 主題21 水的電離和溶液的酸堿性5含解析
