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2019-2020年高中化學(xué)第三章水溶液中的離子平衡第二節(jié)水的電離和溶液的pH第3課時(shí)學(xué)案1新人教版 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】：1、掌握酸堿中和滴定概念、原理、理解酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。 2、熟記酸堿中和滴定實(shí)驗(yàn)用到主要儀器名稱、儀器的用途。 3、掌握中和滴定實(shí)驗(yàn)計(jì)算的步驟、方法及誤差分析。 【重點(diǎn)、難點(diǎn)】：酸堿中和滴定原理、操作及誤差分析 【學(xué)習(xí)過程】 一、中和滴定的概述 1．概念：用已知物質(zhì)的量濃度的酸(或堿)來測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的堿(或酸)的方法叫做酸堿中和滴定，它是中學(xué)化學(xué)中最重要的定量實(shí)驗(yàn)方法。 2．原理： ，中和反應(yīng)中酸提供的H+(總量)與堿提供的OH-(總量)的物質(zhì)的量相等。 3．指示劑的選用 選擇指示劑時(shí)，一般要求變色明顯（所以一般不選用 ），指示劑的變色范圍與恰好中和時(shí)的pH要吻合。加入的量不易多，一般只能加2~3滴，否則會(huì)引起誤差。 滴定時(shí)一般選用 、 作指示劑。 通常情況下：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿相互滴定時(shí)用酚酞或甲基橙作指示劑；石蕊試液不能作為中和滴定的指示劑。中學(xué)常見指示劑及變色范圍如下表： 指示劑 pH變色范圍 酸色 堿色 甲基橙 ~3.1~(橙色)~4.4~ 紅色(pH<3.1) 黃色(pH>4.4) 甲基紅 ~4.4~(橙色)~6.2~ 紅色(pH<4.4) 黃色(pH>6.2) 石蕊 ~5.0~(紫色)~8.0~ 紅色(pH<5) 藍(lán)色(pH>8.0) 酚酞 ~8.2~(粉紅色)~10.0~ 無色(pH<8.2) 紅色(pH>10.0) 4．儀器及使用： （1）儀器： 滴定管： 用于精確地放出一定體積溶液的容器，內(nèi)徑均勻，帶有刻度的細(xì)長(zhǎng)玻璃管，下部有控制液體流量的玻璃活塞（或由橡皮管、玻璃球組成的閥）；規(guī)格有25ml、50ml，估讀到0.01ml；分為酸式滴定管（不能盛堿液，HF以及Na2SiO3、Na2CO3等堿性溶液）；堿式滴定管（不能盛放酸性和強(qiáng)氧化性溶液）。 滴定管、 滴定管、滴定管夾、鐵架臺(tái)、錐形瓶、洗瓶； （2）滴定管的使用：①檢漏：檢查兩滴定管是否 、堵塞和活塞轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活； ②洗滌潤(rùn)洗：在加入反應(yīng)液之前，潔凈的滴定管要用所要盛裝的溶液潤(rùn)洗 次 ③裝液：分別將反應(yīng)液加入到相應(yīng)滴定管中，使液面高于“0”刻度 cm。 ④調(diào)節(jié)起始讀數(shù)：在滴定管下方放一燒杯，調(diào)節(jié)活塞，使滴定管尖嘴部分 （①酸式:快速放液；②堿式:橡皮管向上翹起（趕氣泡））。使液面處于某一刻度（一般為0—1ml），準(zhǔn)確讀取讀數(shù)并記錄。 ⑤放出液體：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要從滴定管中放出一定量的液體。 二、中和滴定的操作過程（以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定待測(cè)氫氧化鈉溶液為例） 1．準(zhǔn)備過程： ① ② ：分別取酸式滴定管和堿式滴定管各一支，用蒸餾水洗滌2—3次，再用標(biāo)準(zhǔn)酸液和待測(cè)堿液各潤(rùn)洗 次，潤(rùn)洗液必須從滴定管 端排出。 ③裝液：向堿式滴定管中裝入待測(cè)液NaOH溶液，排氣泡，調(diào)整液面，記錄初讀數(shù)，放出一定 體積的待測(cè)液于洗凈的 中。以同樣的步驟將標(biāo)準(zhǔn)液HCl溶液注入酸式滴定管中，調(diào)整液面并記錄。 2．滴定操作：在錐形瓶的待測(cè)液中滴加2---3滴 試液，并開始滴定。 手眼：左手 ，右手 ，眼睛 滴速：先 后 ，當(dāng)接近終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)一滴一搖。 終點(diǎn)的判斷：最后一滴剛好使指示劑顏色 且 ，即到終點(diǎn)，讀出體積并記錄。 3．?dāng)?shù)據(jù)處理：為減少實(shí)驗(yàn)誤差，滴定時(shí)，要求重復(fù)實(shí)驗(yàn)2---3次，求出 。 三、中和滴定的誤差分析 1．分析步驟：⑴、確定滴定物質(zhì)和被滴定物質(zhì)； ⑵、寫出滴定未知濃度和滴定物質(zhì)體積的關(guān)系式； ⑶、判斷。 2．分析依據(jù)：cB，若用標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定待測(cè)液，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液多，則結(jié)果偏高；消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液少，則結(jié)果偏低。其誤差可從計(jì)算式分析。 引起體積誤差的常有： ①讀數(shù)， ②儀器洗滌， ③滴定管漏液， ④標(biāo)準(zhǔn)液不標(biāo)準(zhǔn)（如稱量、配制、混入雜質(zhì)等引起的）， ⑤指示劑用錯(cuò)， ⑥待測(cè)液的量取等。 注意：①一般錐形瓶盛放待測(cè)液不需用待測(cè)液潤(rùn)洗，有水不影響結(jié)果，潤(rùn)洗反而會(huì)結(jié)果偏 。 ②滴定管（盛放標(biāo)準(zhǔn)液）一定要用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，如不潤(rùn)洗，結(jié)果會(huì)偏 。 ③滴定管（移液管）在量取待測(cè)液時(shí)要潤(rùn)洗，否則結(jié)果會(huì)偏 。 （另：配制一定濃度溶液時(shí)，容量瓶不需用待配液潤(rùn)洗，否則濃度會(huì)偏高。） 3.量筒和滴定管錯(cuò)誤讀數(shù)時(shí)的誤差分析 量筒的刻度是由底到口按從 到 （填：大或小）的順序刻度的（如圖所示）。若正確讀數(shù)為5.0 mL則俯視讀數(shù)為5.2 mL，結(jié)果偏高；若仰視讀數(shù)時(shí)，則為4.8 mL，結(jié)果偏低。 滴定管的刻度由上到下，從 開始（零刻度以上還有一段沒有刻度）逐漸 ，（在最大刻度以下也有一段至尖嘴處末端沒有刻度）因此，讀數(shù)值的偏差與量筒相反。例如：正確液面在5.00 mL時(shí)，其俯視讀數(shù)為4.80 mL，偏小，而仰視讀數(shù)時(shí)，則為5.20 mL，結(jié)果偏大。但對(duì)滴定結(jié)果的影響要看滴定前后兩次讀數(shù)的差值來決定。 總之，對(duì)于量筒和滴定管，俯視和仰視時(shí)的共同點(diǎn)在于：俯視時(shí)液面位于讀取刻度的下方；仰視時(shí)液面位于讀取刻度的上方（記住“俯視看高；仰視看低”）。 4. 造成誤差的常見錯(cuò)誤操作 下面是用標(biāo)準(zhǔn)酸滴定待測(cè)堿而引起的結(jié)果變化情況 ，在實(shí)驗(yàn)時(shí)若出現(xiàn)下列情況，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有什么影響？ 實(shí)驗(yàn)操作情況 對(duì)c堿的影響 ①開始滴定時(shí)滴定管尖嘴處留有氣泡 偏 ②讀數(shù)開始時(shí)仰視，終止時(shí)俯視 偏 ③到滴定終點(diǎn)時(shí)尚有一滴酸掛在滴定管尖嘴外而未滴入錐瓶 偏 ④洗凈的酸管未用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗 偏 ⑤洗凈的錐瓶用待測(cè)堿潤(rùn)洗 偏 ⑥不小心將標(biāo)準(zhǔn)液滴至錐瓶外 偏 ⑦不小心將待測(cè)堿液濺至錐瓶外 偏 ⑧滴定前向錐形瓶中加入10 mL蒸餾水，其余操作正常 偏 ⑨滴定過程中有標(biāo)準(zhǔn)液沾在錐形瓶?jī)?nèi)壁上，又未用蒸餾水沖洗下去 偏 總之，用中和滴定方法測(cè)定酸或堿溶液濃度的關(guān)鍵在于準(zhǔn)確測(cè)定出參加反應(yīng)的兩種溶液的體積及準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)是否恰好進(jìn)行完全。 【疑點(diǎn)反饋】：（通過本課學(xué)習(xí)、作業(yè)后你還有哪些沒有搞懂的知識(shí)，請(qǐng)記錄下來） 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1．下列敘述儀器“0”刻度位置正確的是(　　) A．在量筒的上端 B．在滴定管的上端 C．在托盤天平標(biāo)尺的正中 D．在托盤天平標(biāo)尺的右邊 2．有一支50 mL酸式滴定管，其中盛有溶液，液面恰好在10.0 mL刻度處，把滴定管的溶液全部流下排出，盛接在量筒中，量筒內(nèi)溶液的體積是(　　) A．大于40.0 mL B．為40.0 mL C．大于10.0 mL D．為10.0 mL 3．取濃度相同的NaOH和HCl溶液，以3∶2體積比相混合，所得溶液的pH等于12，則原溶液的濃度為(　　) A．0.01 molL－1 B．0.017 molL－1 C．0.05 molL－1 D．0.50 molL－1 4．用已知濃度的NaOH溶液測(cè)定某H2SO4溶液的濃度，參考下圖，從下表中選出正確選項(xiàng)(　　) 錐形 瓶中 溶液 滴定 管中 溶液 選用 指示劑 選用 滴定管 A 堿 酸 石蕊 乙 B 酸 堿 酚酞 甲 C 堿 酸 甲基橙 甲 D 酸 堿 石蕊 甲 　　 5．下列有關(guān)滴定操作的順序正確的是(　　) ①用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤(rùn)洗滴定管?、谕味ü軆?nèi)注入標(biāo)準(zhǔn)溶液?、蹤z查滴定管是否漏水?、艿味ā、菹礈? A．⑤①②③④ B．③⑤①②④ C．⑤②③①④ D．②①③⑤④ 6．某學(xué)生用堿式滴定管量取0.1 molL－1的NaOH溶液，開始時(shí)仰視液面讀數(shù)為1.00 mL，取出部分溶液后，俯視液面，讀數(shù)為11.00 mL，該同學(xué)在操作中實(shí)際取出的液體體積為(　　) A．大于10.00 mL B．小于10.00 mL C．等于10.00 mL D．等于11.00 mL 7．下列實(shí)驗(yàn)操作中錯(cuò)誤的是(　　) A．分液時(shí)，分液漏斗中下層液體從下口放出，上層液體從上口倒出 B．蒸餾時(shí)，應(yīng)使溫度計(jì)水銀球靠近蒸餾燒瓶支管口 C．滴定時(shí)，左手控制滴定管活塞，右手握持錐形瓶，邊滴邊振蕩，眼睛注視滴定管中的液面 D．稱量時(shí)，稱量物放在稱量紙上，置于托盤天平的左盤，砝碼放在托盤天平的右盤中 8．以酚酞試液作指示劑，對(duì)某新制NaOH溶液進(jìn)行中和滴定實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)記錄如下表： 待測(cè)液 消耗標(biāo)準(zhǔn)鹽酸 (0.01 molL－1) 的體積 ① 20 mL NaOH溶液 V1 mL ② 20 mL NaOH溶液＋10 mL H2O V2 mL ③ 敞口隔夜放置的20 mL NaOH溶液 V3 mL 則該新制的NaOH溶液的濃度c(molL－1)計(jì)算合理的是(　　) A．c＝0.01(V1＋V2＋V3)/(320) B．c＝0.01(V1＋V2)/(220) C．c＝0.01(V1＋V3)/(220) D．c＝0.01V1/20 9．下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到預(yù)期目的是(　　) A．用20 mL的量筒量取2.00 mL稀H2SO4 B．用堿式滴定管量取18.50 mL 1 molL－1的NaOH溶液 C．用托盤天平稱量50.50 g KCl固體 D．用pH試紙測(cè)出某NaOH溶液的pH為11.5 【拓展提高】 10.某學(xué)生欲用已知物質(zhì)的量濃度的鹽酸來測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液時(shí)，選擇甲基橙作指示劑。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝? (1)用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定待測(cè)NaOH溶液時(shí)，左手握酸式滴定管的活塞，右手輕輕搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視_____________________________________________ ____________。直到因加入一滴鹽酸后，溶液由黃色變?yōu)槌壬?，并________為止。 (2)下列操作中可能使所測(cè)NaOH溶液的濃度數(shù)值偏低的是________(填字母序號(hào))。 A．酸式滴定管未用標(biāo)準(zhǔn)鹽酸潤(rùn)洗就直接注入標(biāo)準(zhǔn)鹽酸 B．滴定前盛放NaOH溶液的錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒有干燥 C．酸式滴定管在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失 D．讀取鹽酸體積時(shí)，開始仰視讀數(shù)，滴定結(jié)束時(shí)俯視讀數(shù) (3)若滴定開始和結(jié)束時(shí)，酸式滴定管中的液面如 圖所示，則起始讀數(shù)為________mL，終點(diǎn)讀數(shù)為________mL；所用鹽酸溶液的體積為________mL。 11．乙二酸俗名草酸，下面是化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對(duì)草酸晶體(H2C2O4xH2O)進(jìn)行的探究性學(xué)習(xí)的過程，請(qǐng)你參與并協(xié)助他們完成相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)。 該組同學(xué)的研究課題是：探究測(cè)定草酸晶體(H2C2O4xH2O)中的x值。通過查閱資料和網(wǎng)絡(luò)查尋得，草酸易溶于水，水溶液可以用酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定： 2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O ①稱取1.260 g純草酸晶體，將其制成100.00 mL水溶液為待測(cè)液。 ②取25.00 mL待測(cè)液放入錐形瓶中，再加入適量的稀H2SO4。 ③用濃度為0.100 0 molL－1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗10.00 mL。 (1)滴定時(shí)，將酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液裝在如圖中的________(填“甲”或“乙”)滴定管中。 (2)本實(shí)驗(yàn)滴定達(dá)到終點(diǎn)的標(biāo)志可以是 ________________________________________________________________________。 (3)通過上述數(shù)據(jù)，求得x＝________。 討論：①若滴定終點(diǎn)時(shí)俯視滴定管刻度，則由此測(cè)得的x值會(huì)________(填“偏大”、“偏小”或“不變”，下同)。 ②若滴定時(shí)所用的酸性KMnO4溶液因久置而導(dǎo)致濃度變小，則由此測(cè)得的x值會(huì)________。 【參考答案】 1．B　[量筒無“0”刻度，滴定管“0”刻度在上方，托盤天平“0”刻度在標(biāo)尺的左邊。] 2．A 3．C　[設(shè)NaOH和HCl溶液的濃度都為x。根據(jù)反應(yīng)后溶液的pH＝12顯堿性列計(jì)算式。 ＝c(OH－)＝10－2 molL－1 解之得x＝0.05 molL－1。] 4．C　[此題考察中和滴定的一部分操作和滴定管結(jié)構(gòu)，甲為酸式滴定管，乙為堿式滴定管； 2NaOH＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O c(H2SO4)＝ 若錐形瓶裝入一定體積NaOH溶液，則選用甲，滴定管內(nèi)裝H2SO4溶液。若錐形瓶中裝入一定體積H2SO4溶液(待測(cè)液)，則選用乙，滴定管內(nèi)裝NaOH溶液。] 5．B 6．A　[滴定管的“0”刻度在上，量取NaOH溶液，開始時(shí)仰視液面使讀數(shù)偏大，取出部分溶液后，俯視液面使讀數(shù)偏小，滴定前后刻度差為10.00 mL，但實(shí)際取出的液體體積偏大。] 7．C　[滴定時(shí)，眼睛應(yīng)注視錐形瓶中的溶液顏色變化。] 8．B　[②20 mL NaOH溶液中加入10 mL H2O，其溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，只要仍用20 mL來進(jìn)行計(jì)算，仍可得正確值。③敞口隔夜放置的NaOH溶液已發(fā)生反應(yīng)生成部分Na2CO3溶液，用酚酞作指示劑，消耗鹽酸的量將發(fā)生改變。] 9．B 10．(1)錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化　在半分鐘內(nèi)不褪色　(2)D　(3)0.00　26.10　26.10 11．(1)甲 (2)當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏嗡嵝訩MnO4溶液時(shí)，溶液由無色變?yōu)樽仙?，且半分鐘?nèi)不褪色，即達(dá)滴定終點(diǎn) (3)2　偏大　偏小 解析　(1)因?yàn)樗嵝訩MnO4具有強(qiáng)氧化性，會(huì)腐蝕橡膠管，故應(yīng)用酸式滴定管盛裝。 (2)可利用酸性KMnO4溶液自身的顏色作為指示劑判斷滴定終點(diǎn)，當(dāng)達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)，再滴加酸性KMnO4溶液時(shí)，溶液將由無色變?yōu)樽仙? (3)由題給化學(xué)方程式及數(shù)據(jù)可知，1.260 g純草酸晶體中含H2C2O4的物質(zhì)的量為0.100 0 molL－110.00 mL10－3 LmL－1＝0.010 0 mol，則1.260 g H2C2O4xH2O中含H2O的物質(zhì)的量為 ＝0.020 0mol，則x＝2。若滴定終點(diǎn)時(shí)俯視滴定管讀數(shù)，則所得消耗酸性KMnO4溶液的體積偏小，由此所得n(H2C2O4)偏小，則n(H2O)偏大，x偏大；同理，若酸性KMnO4溶液變質(zhì)，則消耗其體積偏大，所得x值偏小