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1、2022-2023學(xué)年高中化學(xué) 專題講座(七)酸堿中和滴定的拓展應(yīng)用學(xué)案 新人教版選修4
中和滴定操作不僅適用于酸堿中和反應(yīng),還可遷移應(yīng)用于氧化還原反應(yīng)的定量測定。
(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氧化還原性,但能與某些氧化劑或還原劑反應(yīng)的物質(zhì)。
(2)試劑。
常見的用于滴定的氧化劑有KMnO4、K2Cr2O7、I2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。
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
2、液滴定草酸時,滴定終點為高錳酸鉀溶液的紫紅色。
(4)實例。
①KMnO4滴定H2C2O4溶液。
原理:2MnO+6H++5H2C2O4===10CO2↑+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)稳胍坏蜬MnO4溶液后,溶液由無色變淺紅色,且半分鐘內(nèi)不退色,說明達(dá)到滴定終點。
②Na2S2O3滴定碘液。
原理:2Na2S2O3+I(xiàn)2===Na2S4O6+2NaI。
指示劑:用淀粉作指示劑,當(dāng)?shù)稳胍坏蜰a2S2O3溶液后,溶液的藍(lán)色退去,且不立即恢復(fù)原色,說明達(dá)到滴定終點。
[練習(xí)]________________________
3、________________
1.氧化還原滴定實驗同中和滴定類似(用已知濃度的氧化劑溶液滴定未知濃度的還原劑溶液或反之)?,F(xiàn)有0.01 mol·L-1酸性KMnO4溶液和未知濃度的無色Na2SO3溶液,反應(yīng)的離子方程式為2MnO+5SO+6H+===2Mn2++5SO+3H2O。填空回答問題(已知Na2SO3溶液呈堿性):
(1)該滴定實驗中使用的儀器除鐵架臺、滴定管夾、燒杯外,還需用下列中的________(填序號)。
A.酸式滴定管(50 mL) B.堿式滴定管
C.量筒(10 mL)
D.錐形瓶 E.膠頭滴管 F.漏斗
(2)不用________(填“酸”或“堿”)式滴定
4、管盛放高錳酸鉀溶液,原因_________________________________________________。
(3)選何種指示劑,說明理由_____________________________。
(4)滴定前平視KMnO4溶液的液面,刻度為a mL,滴定后俯視液面刻度為b mL,則(b-a) mL比實際消耗KMnO4溶液體積________(填“多”或“少”)。根據(jù)(b-a) mL計算,得到的待測液濃度比實際濃度____________(填“大”或“小”)。
解析:因酸性KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性,能氧化橡膠,因此盛放酸性KMnO4溶液應(yīng)用酸式滴定管,Na2SO3溶液
5、呈堿性,應(yīng)用堿式滴定管量取,除此之外,還需用錐形瓶。因恰好反應(yīng)時KMnO4溶液紫色褪去,故不需指示劑,若滴定前平視,滴定后俯視,會使(b-a)偏小,從而測得Na2SO3的濃度偏小。
答案:(1)ABD (2)堿 KMnO4溶液能把橡膠管氧化
(3)不用指示劑,因為高錳酸鉀被還原劑還原成Mn2+,紫紅色褪去,所以不需要指示劑 (4)少 小
2. KMnO4溶液常用作氧化還原反應(yīng)滴定的標(biāo)準(zhǔn)液,由于KMnO4的強(qiáng)氧化性,它的溶液很容易被空氣中或水中的某些少量還原性物質(zhì)還原,生成難溶性物質(zhì)MnO(OH)2,因此配制KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的操作如下:
①稱取稍多于所需量的KMnO4固體溶于水中,將
6、溶液加熱并保持微沸1 h;②用微孔玻璃漏斗過濾除去難溶的MnO(OH)2;③過濾得到的KMnO4溶液貯存于棕色試劑瓶并放在暗處;④利用氧化還原滴定方法,在70~80 ℃條件下用基準(zhǔn)試劑(純度高、相對分子質(zhì)量較大、穩(wěn)定性較好的物質(zhì))溶液標(biāo)定其濃度。
(1)量取KMnO4溶液需要使用的儀器是__________________。
(2)在下列物質(zhì)中,用于標(biāo)定KMnO4溶液的基準(zhǔn)試劑最好選用_________(填字母)。
A.H2C2O4·2H2O B.FeSO4
C.濃鹽酸 D.Na2SO3
(3)準(zhǔn)確稱取W g基準(zhǔn)試劑溶于水配成500 mL溶液,取25.00 mL置于錐形瓶,
7、_______(填“加入”或“不需加入”)指示劑,用KMnO4溶液滴定至終點,終點的現(xiàn)象是_________________,消耗KMnO4溶液V mL。KMnO4溶液的物質(zhì)的量濃度為_______mol·L-1。
(4)若用放置兩周的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液去測定水樣中Fe2+的含量,測得的濃度值將________(填“偏高”“偏低”或“無影響”)。
解析:(1)酸性和強(qiáng)氧化性物質(zhì)應(yīng)用酸式滴定管。(2)根據(jù)題干信息,基準(zhǔn)物質(zhì)要求純度高、相對分子質(zhì)量較大、穩(wěn)定性較好的物質(zhì),最符合的是草酸晶體。(3)不需要加入指示劑,因為KMnO4本身有顏色,可指示滴定終點,滴定終點為草酸反應(yīng)完,KMnO4加入就
8、會變紫紅色;根據(jù)方程式或電子轉(zhuǎn)移關(guān)系有草酸與KMnO4按5∶2的物質(zhì)的量關(guān)系反應(yīng),而且草酸只用了W g中的二十分之一,草酸晶體的摩爾質(zhì)量為126 g/mol,所以KMnO4的物質(zhì)的量為× mol= mol,濃度為 mol·L-1= mol·L-1。(4)若放置久了,部分KMnO4被還原,計算濃度比實際濃度偏大,測定結(jié)果偏高。
答案:(1)酸式滴定管 (2)A (3)不需加入 當(dāng)加入最后一滴KMnO4溶液時,溶液恰好由無色變淺紫色,且30 s不褪色 (4)偏高
3.二氧化氯(ClO2,黃綠色易溶于水的氣體)是高效、低毒的消毒劑,實驗室用NH4Cl、鹽酸、NaClO2(亞氯酸鈉)為原料,通過
9、以下過程制備ClO2:
用右圖裝置可以測定混合氣中ClO2的含量:
Ⅰ.在錐形瓶中加入足量的碘化鉀,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸;
Ⅱ.在玻璃液封裝置中加入水,使液面沒過玻璃液封管的管口;
Ⅲ.將一定量的混合氣體通入錐形瓶中吸收;
Ⅳ.將玻璃液封裝置中的水倒入錐形瓶中;
Ⅴ.用0.100 0 mol·L-1硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定錐形瓶中的溶液(I2+2S2O===2I-+S4O),指示劑顯示終點時共用去20.00 mL硫代硫酸鈉溶液。
在此過程中:
(1)錐形瓶內(nèi)ClO2與碘化鉀反應(yīng)的離子方程式為_____________。
(2)玻璃液封裝置的作用是___
10、____________________________。
(3)V中加入的指示劑通常為__________,滴定至終點的現(xiàn)象是
______________________________________________________。
(4)測得混合氣中ClO2的質(zhì)量為__________ g。
解析:(1)二氧化氯具有強(qiáng)氧化性,I-具有還原性,二者在酸性環(huán)境中發(fā)生氧化還原反應(yīng),離子方程式為:2ClO2+10I-+8H+===
2Cl-+5I2+4H2O.(2)該實驗中二氧化氯不一定被完全吸收,玻璃液封裝置用來吸收殘余的二氧化氯。(3)碘遇淀粉變藍(lán),用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定I2時,可選用淀粉溶液作指示劑,達(dá)到滴定終點時,溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色,且保持半分鐘不變色。(4)ClO2 、I2和Na2S2O3之間的關(guān)系式為:2ClO2 ~5I2~10Na2S2O3,則有n(ClO2)=n(Na2S2O3)=×0.100 0 mol·L-1×20.00×10-3L=4×10-4 mol,m(ClO2)=4×10-4 mol×67.5 g·mol-1=0.0 270 g。
答案:(1)2ClO2+10I-+8H+===2Cl-+5I2+4H2O (2)吸收殘余的二氧化氯氣體(避免碘的逸出) (3)淀粉溶液 溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色,且半分鐘內(nèi)溶液顏色不再改變 (4)0.027 0