考点二 溶液的酸碱性和中和滴定.docx
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考点二溶液的酸碱性和中和滴定
1 溶液酸碱性与pH
(1)溶液酸碱性判断依据
溶液的酸碱性取决于溶液中c(H+)和c(OH-)的相对大小。
(2)溶液的pH
①定义:
pH=-lg_c(H+)。
②pH的适用范围
当溶液的酸碱性用pH表示时,其c(H+)的大小范围一般为1×10-14mol/L
当c(H+)或c(OH-)≥1mol·L-1时,一般不用pH表示溶液的酸碱性,用c(H+)或c(OH-)直接表示溶液的酸碱性更方便。
③溶液的酸碱性跟pH的关系
室温下:
④pH的测定方法
a.pH试纸法
pH试纸的使用方法:
取一片pH试纸,放在洁净的表面皿或玻璃片上,用洁净干燥的玻璃棒蘸取待测液点于试纸中央,然后与标准比色卡对照读出数值。
pH试纸的种类:
常用的pH试纸有广泛pH试纸(pH范围为1~14或0~10,可识别的pH差值约为1)和精密pH试纸(pH范围较窄,可识别的pH差值为0.2或0.3)。
b.pH计法
常用pH计来精确测量溶液的pH,读数时应保留两位小数。
学霸巧学卡 正确理解溶液的酸碱性与pH关系
(1)溶液呈现酸、碱性的实质是c(H+)与c(OH-)的相对大小,不能只看pH,一定温度下pH=6的溶液也可能显中性,也可能显酸性,应注意温度。
(2)使用pH试纸测溶液pH时不能用蒸馏水润湿。
(3)25℃时,pH=12的溶液不一定为碱溶液,pH=2的溶液也不一定为酸溶液,也可能为能水解的盐溶液。
2 中和滴定
(1)概念
用已知浓度的酸(碱)来测定未知浓度的碱(酸)的实验方法叫作酸碱中和滴定。
酸碱中和滴定实验是中学化学中重要的定量实验之一。
(2)原理
计算依据:
当酸与碱恰好完全反应时,有n(H+)=n(OH-),即ν(酸)c(酸)V(酸)=ν(碱)c(碱)V(碱)(ν、c、V分别代表酸和碱的元数、浓度、体积)。
(3)实验仪器和试剂
①仪器和装置
仪器和装置
②试剂:
标准液(已知浓度的酸或碱溶液)、待测液(未知浓度的碱或酸溶液)、适当的酸碱指示剂(通过指示剂颜色的变化来确定滴定终点)。
(4)实验操作(以标准HCl滴定待测NaOH溶液为例)
①滴定准备“八动词”
②滴定过程“三动作”
③终点判断“两数据”
a.最后一滴:
滴入最后一滴,溶液颜色发生突变。
b.半分钟:
颜色突变后,经振荡半分钟内不复原,视为滴定终点。
④数据处理
按上述操作重复2~3次,求出用去标准盐酸体积的平均值,根据c(NaOH)=
计算。
学霸巧学卡 中和滴定操作细节
(1)酸式滴定管下端为玻璃塞,能耐酸和氧化剂的腐蚀,可用于盛装酸性和氧化性溶液,但不能盛装碱性溶液。
(2)碱式滴定管下端为橡胶管和玻璃珠,橡胶易被酸性或氧化性溶液腐蚀,所以碱式滴定管只能盛装碱性或非氧化性溶液。
(3)滴定管“0”刻度在上方,数值从上到下依次增大,有一部分没有刻度,滴定管的全部容积大于它的最大刻度值,仰视时读数偏大,俯视时读数偏小。
量筒无“0”刻度,数值从下到上依次增大,因此仰视时读数偏小,俯视时读数偏大。
(4)记录数据时,滴定管的读数应记录到小数点后两位,如20.00mL;量筒的读数最多记录到小数点后一位,如8.0mL。
(5)
=
≠
≠
①滴定终点:
指示剂变色时即“达到了滴定的终点”,通常与理论终点存在着一定的误差(允许误差),而指示剂变色点都不是pH=7的情况。
②恰好中和:
指酸和碱恰好完全反应生成盐和水的时刻,此时的溶液不一定呈中性。
③呈中性:
溶液中的氢离子浓度等于氢氧根离子浓度(常温下pH=7)。
(6)清楚指示剂的选择原则
变色要灵敏,变色范围要小,使变色范围尽量与滴定终点溶液的酸碱性一致。
①不能用石蕊作指示剂。
②滴定终点为碱性时,用酚酞作指示剂,例如用NaOH溶液滴定醋酸。
③滴定终点为酸性时,用甲基橙作指示剂,例如用盐酸滴定氨水。
④强酸滴定强碱一般用甲基橙,但用酚酞也可以。
1.思维辨析
(1)常温下用pH试纸测得0.05mol·L-1的稀硫酸的pH等于1.3。
( )
(2)用pH试纸测溶液的pH时,若用水湿润试纸一定会引起误差。
( )
(3)常温下,某溶液能使酚酞呈无色,该溶液一定显酸性或中性。
( )
(4)常温下,某溶液能使甲基橙呈黄色,该溶液一定显碱性。
( )
(5)酸式滴定管装标准溶液前,必须先用该溶液润洗。
( )
(6)酸碱滴定实验中,用待滴定溶液润洗锥形瓶以减小实验误差。
( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)× (5)√ (6)×
2.用已知浓度的NaOH溶液测定某H2SO4溶液的浓度,参考如图所示,从下表中选出正确选项( )
选项
锥形瓶
中溶液
滴定管
中溶液
选用
指示剂
选用
滴定管
A
碱
酸
石蕊
乙
B
酸
碱
酚酞
甲
C
碱
酸
甲基橙
乙
D
酸
碱
酚酞
乙
答案 D
解析 解答本题的关键是:
①明确酸、碱式滴定管使用时的注意事项,②指示剂的变色范围。
酸式滴定管不能盛放碱,而碱式滴定管不能盛放酸,指示剂应选择颜色变化明显的酚酞或甲基橙,不能选用石蕊。
[考法综述] 高考对本考点的考查主要围绕溶液的pH相关计算及中和滴定原理的掌握,考生应掌握一定的解题规律。
命题法1 溶液pH的计算与变化规律
典例1 将pH=1的盐酸平均分成两份,一份加入适量水,另一份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液,pH都升高了1,则加入的水与NaOH溶液的体积比为( )
A.9B.10
C.11D.12
[解析] 将pH=1的盐酸加适量水,pH升高了1,说明所加的水是原溶液的9倍;另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH溶液后,pH升高了1,则10-1×1-10-1·x=10-2·(1+x),解得x=
,则加入的水与NaOH溶液的体积比为9∶
=11∶1。
[答案] C
【解题法】 溶液pH计算方法和思维模板
(1)单一溶液pH计算
溶液类型
相关计算
强酸(HnA)溶液
设HnA的浓度为cmol/L,则c(H+)=ncmol/L,pH=-lgc(H+)=-lgnc
强碱[B(OH)n]溶液
设B(OH)n的浓度为cmol/L,则c(OH-)=ncmol/L,c(H+)=
=
mol/L,pH=-lgc(H+)=14+lgnc
(2)混合溶液pH计算
溶液类型
相关计算
两种强混合
⇒c(H+)=
⇒pH
两种强碱混合
⇒c(OH-)=
⇒c(H+)=
⇒pH
强酸强碱混合
恰好完全反应
pH=7(25℃)
酸过量
c(H+)=
⇒pH
碱过量
c(OH-)=
⇒c(H+)=
⇒pH
(3)酸碱溶液稀释时pH的变化
(4)溶液pH计算思维模板
命题法2 中和滴定误差分析
典例2 用滴定法测定Na2CO3(含NaCl杂质)的质量分数,下列操作会引起测定值偏高的是( )
A.试样中加入酚酞作指示剂,用标准酸液进行滴定
B.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入标准酸液进行滴定
C.锥形瓶用蒸馏水洗涤后,直接加入待测溶液进行滴定
D.滴定管用蒸馏水洗涤后,直接注入待测溶液,取20.00mL进行滴定
[解析] Na2CO3与盐酸反应终点呈酸性,指示剂宜选用甲基橙(pH变色范围为3.1~4.4),不宜选用酚酞(pH变色范围为8~10),若选用酚酞,pH<8时即变色,为滴定终点,加入的盐酸的体积偏小,使测定值偏低,所以A项错误;B项的操作稀释了标准酸液,消耗酸的体积增大,使测定结果偏高;C项,锥形瓶中加入的Na2CO3是个定值,是否再加入水都不影响反应,所以对测定结果无影响;D项操作使待测液浓度偏低,加入的Na2CO3的量减少,测定结果偏低。
[答案] B
【解题法】 中和滴定常见误差分析总结
以KOH标准液滴定待测CH3COOH溶液为例,如下表:
操作中出现的错误情况
c(CH3COOH)
滴定过程
快速滴加标准液后立即读数
偏高
滴定结束时,标准液滴定管的尖嘴外有液滴未滴入锥形瓶
偏高
滴定前滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束时气泡消失
偏高
滴定过程中,未用蒸馏水洗涤锥形瓶内壁
偏低
滴定过程中,振荡锥形瓶时,待测液溅出
偏低
滴定过程中,标准液滴到锥形瓶外
偏高
使用指示剂
用甲基橙作指示剂
偏低
用石蕊作指示剂
偏低
加入约1mL左右的无色酚酞试液作指示剂
偏高
酚酞由无色变为浅红色时,即停止滴定并读数
偏低
配制KOH溶液,并以此为标准液进行滴定
KOH固体中含有Na2CO3杂质
偏高
KOH固体中含有Na2O杂质
偏低
KOH固体中含有不与盐酸反应的杂质
偏高
KOH固体中含有NaOH
偏低
称量KOH固体的砝码因腐蚀而增重
偏低
称量KOH固体时,砝码与药品的位置放颠倒且使用了游码
偏高
定容时俯视(仰视)刻度线
偏低(偏高)
仪器洗涤
盛装标准液的滴定管用蒸馏水洗净后,未用标准液润洗
偏高
盛装待测液的滴定管或移液管用蒸馏水洗净后,未用待测液润洗
偏低
盛装待测液的锥形瓶用蒸馏水洗净后,再用待测液润洗
偏高
装液
滴定开始时,标准液的液面在“0”刻度以上
偏低
续表
操作中出现的错误情况
c(CH3COOH)
读数
(装有标准液的滴定管)
滴定前平视,滴定后俯视
偏低
滴定前平视,滴定后仰视
偏高
滴定前俯视,滴定后平视
偏高
滴定前俯视,滴定后仰视
偏高
滴定前仰视,滴定后平视
偏低
滴定前仰视,滴定后俯视
偏低
1.准确移取20.00mL某待测HCl溶液于锥形瓶中,用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定。
下列说法正确的是( )
A.滴定管用蒸馏水洗涤后,装入NaOH溶液进行滴定
B.随着NaOH溶液滴入,锥形瓶中溶液pH由小变大
C.用酚酞作指示剂,当锥形瓶中溶液由红色变无色时停止滴定
D.滴定达终点时,发现滴定管尖嘴部分有悬滴,则测定结果偏小
答案 B
解析 滴定管用蒸馏水洗涤并用NaOH溶液润洗后,方可装入NaOH溶液,A项错误;在滴定过程中,溶液的pH会由小逐渐变大,B项正确;用酚酞作指示剂,当溶液由无色变为浅红色,且30s内颜色不褪去,说明达到滴定终点,可停止滴定,C项错误;滴定后,若滴定管尖嘴部分有悬滴,说明计算时代入的NaOH溶液体积的值比实际滴入的大,导致测定结果偏大,D项错误。
2.室温下向10mL0.1mol·L-1NaOH溶液中加入0.1mol·L-1的一元酸HA,溶液pH的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是( )
A.a点所示溶液中c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(HA)
B.a、b两点所示溶液中水的电离程度相同
C.pH=7时,c(Na+)=c(A-)+c(HA)
D.b点所示溶液中c(A-)>c(HA)
答案 D
解析 加入10mL一元酸HA溶液时,恰好中和,但溶液的pH为8.7,说明HA为弱酸,a点表示NaA溶液,A-+H2OHA+OH-,存在A-的水解溶液显碱性,应有c(Na+)>c(A-)>c(OH-)>c(HA)>c(H+),A项错误;a点水的电离受到促进,b点为等物质的量浓度的NaA和HA的混合溶液,溶液呈酸性的原因是HA的电离程度大于A-的水解程度,故c(A-)>c(HA),总的来看水的电离受到了抑制,B项错误,D项正确;由溶液中电荷守恒可知c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-),溶液呈中性,即c(H+)=c(OH-),则可知c(Na+)=c(A-),C项错误。
3.一定温度下,下列溶液的离子浓度关系式正确的是( )
A.pH=5的H2S溶液中,c(H+)=c(HS-)=1×10-5mol·L-1
B.pH=a的氨水溶液,稀释10倍后,其pH=b,则a=b+1
C.pH=2的H2C2O4溶液与pH=12的NaOH溶液任意比例混合:
c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O
)
D.pH相同的①CH3COONa、②NaHCO3、③NaClO三种溶液的c(Na+):
①>②>③
答案 D
解析 H2S是二元弱酸,在水溶液中分步电离:
H2SH++HS-、HS-H++S2-,故pH=5的H2S溶液中,c(HS-) c(Na+)+c(H+)=c(OH-)+c(HC2O )+2c(C2O ),C项错误;D项,由于酸性: CH3COOH>H2CO3>HClO,根据“越弱越水解”的原理知,水解程度: ClO->HCO >CH3COO-,所以pH相同的三种溶液中的c(Na+): ①>②>③,D项正确。 4.室温时,M(OH)2(s)M2+(aq)+2OH-(aq) Ksp=a,c(M2+)=bmol·L-1时,溶液的pH等于( ) A. lg B. lg C.14+ lg D.14+ lg 答案 C 解析 本题考查了水的离子积、溶度积常数、pH的计算。 根据M(OH)2的Ksp及c(M2+)=bmol·L-1,求得c(OH-)= mol·L-1,再根据水的离子积求得c(H+)= mol·L-1,则pH=14+ lg 。 5.某温度下,向一定体积0.1mol·L-1的醋酸溶液中逐滴加入等浓度的NaOH溶液,溶液中pOH(pOH=-lg[OH-])与pH的变化关系如图所示,则( ) A.M点所示溶液的导电能力强于Q点 B.N点所示溶液中c(CH3COO-)>c(Na+) C.M点和N点所示溶液中水的电离程度相同 D.Q点消耗NaOH溶液的体积等于醋酸溶液的体积 答案 C 解析 本题通过图象考查酸碱中和滴定。 由图象可以看出,在Q点溶液呈中性,在M点pOH>pH,即c(H+)>c(OH-),溶液显酸性,同理可知在N点溶液显碱性。 M点时溶液显酸性,加入的NaOH不足,故导电性M 6.25℃时,用浓度为0.1000mol·L-1的NaOH溶液滴定20.00mL浓度均为0.1000mol·L-1的三种酸HX、HY、HZ,滴定曲线如图所示。 下列说法正确的是( ) A.在相同温度下,同浓度的三种酸溶液的导电能力顺序: HZ B.根据滴定曲线,可得Ka(HY)≈10-5 C.将上述HX、HY溶液等体积混合后,用NaOH溶液滴定至HX恰好完全反应时: c(X-)>c(Y-)>c(OH-)>c(H+) D.HY与HZ混合,达到平衡时: c(H+)= +c(Z-)+c(OH-) 答案 B 解析 本题考查弱电解质的电离及盐类的水解等知识。 由图中起始时溶液的pH可知,HZ为强酸,HY、HX为弱酸,且酸性HY>HX。 A项,由于电离度HZ>HY>HX,所以溶液的导电性HZ>HY>HX,错误;B项,0.1mol·L-1HY的pH=3,即c(H+)=10-3mol·L-1,Ka= ≈10-5,正确;C项,由于HX的酸性比HY弱,故X-的水解程度比Y-大,浓度比Y-低,错误;D项, =c(H+),错误。 7.向20mL0.1mol·L-1氨水中逐滴加入0.1mol·L-1稀盐酸,混合液pH与所加盐酸体积的关系如图所示。 下列说法正确的是( ) A.在D点: c(NH )+c(NH3·H2O)>c(Cl-) B.在C点,有V1>10,且c(NH )=c(Cl-)>c(OH-)=c(H+) C.在A、C间任一点,溶液中一定都有c(NH )>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+) D.由B到C的过程中,c(NH )/c(NH3·H2O)先增大后减小 答案 B 解析 在D点,对应20mL的稀盐酸与氨水恰好完全反应,溶质只有NH4Cl,根据物料守恒,c(NH )+c(NH3·H2O)=c(Cl-),A项错误;C点溶液pH=7,V1>10,且c(OH-)=c(H+),根据电荷守恒可得c(NH )=c(Cl-),B项正确;在A、C间任一点,有可能只加入少量的盐酸,溶液中离子浓度可能有c(NH )>c(OH-)>c(Cl-)>c(H+),C项错误;由B到C的过程中,不断生成NH ,NH3·H2O不断消耗,故c(NH )/c(NH3·H2O)一直增大,D项错误。 8.常温下,下列关于酸碱反应的说法正确的是( ) A.用pH=2和pH=3的醋酸溶液中和含等量NaOH的溶液所消耗醋酸溶液体积分别为Va、Vb,则Vb<10Va B.pH=2的HCl与pH=12的NH3·H2O等体积混合后溶液显酸性 C.向体积为V1L的浓度均为0.1mol/LHCl、CH3COOH混合溶液中加入V2L0.2mol/L的NaOH溶液后,溶液呈中性,则V1>V2 D.pH为2的硫酸与0.01mol/L的NaOH溶液等体积混合后,混合溶液显酸性 答案 C 解析 如果用pH=2和pH=3的盐酸中和NaOH溶液,则10Va=Vb,由于醋酸为弱电解质,且浓度越小,电离程度越大,所以应有10Va 9.中华人民共和国国家标准(GB2760-2011)规定葡萄酒中SO2最大使用量为0.25g·L-1。 某兴趣小组用图1装置(夹持装置略)收集某葡萄酒中SO2,并对其含量进行测定。 (1)仪器A的名称是______,水通入A的进口为______。 (2)B中加入300.00mL葡萄酒和适量盐酸,加热使SO2全部逸出并与C中H2O2完全反应,其化学方程式为__________________。 (3)除去C中过量的H2O2,然后用0.0900mol·L-1NaOH标准溶液进行滴定,滴定前排气泡时,应选择图2中的________;若滴定终点时溶液的pH=8.8,则选择的指示剂为________;若用50mL滴定管进行实验,当滴定管中的液面在刻度“10”处,则管内液体的体积(填序号)________(①=10mL,②=40mL,③<10mL,④>40mL)。 (4)滴定至终点时,消耗NaOH溶液25.00mL,该葡萄酒中SO2含量为________g·L-1。 (5)该测定结果比实际值偏高,分析原因并利用现有装置提出改进措施_______________________________________________。 答案 (1)冷凝管(或冷凝器) b (2)SO2+H2O2===H2SO4 (3)③ 酚酞 ④ (4)0.24 (5)原因: 盐酸的挥发;改进措施: 用不挥发的强酸如硫酸代替盐酸,或用蒸馏水代替葡萄酒进行对比实验,排除盐酸挥发的影响 解析 (1)通入冷凝管的冷水应低进高出,且通常冷热逆流时冷凝效果最好,该题中冷水从a端进时,冷凝水难以充满冷凝管而降低冷凝效果,故应从b端入水。 (2)最小公倍数法配平方程式: 第一步: 标化合价 第二步: 最小公倍数法确定系数 可以看出,升、降价数最小公倍数为2,即各物质化学计量数均为1。 第三步,将短线改为等号: SO2+H2O2===H2SO4。 (3)NaOH为强碱,应选择碱式滴定管,故排气泡时应选③;滴定终点时溶液显碱性,应选变色pH范围在碱性的酚酞溶液;滴定管最大刻度线下尚有液体,故管内液体体积大于40mL。 (4)SO2+H2O2===H2SO4 H2SO4+2NaOH===Na2SO4+2H2O 由方程式得: SO2~H2SO4~2NaOH 64g 2mol m 0.0900mol·L-1×25mL× 则 = 解得: m=0.072g 该葡萄酒中SO2含量为: =0.24g·L-1 (5)盐酸易挥发,挥发出的盐酸消耗NaOH而使结果偏高。 25℃时,下列说法正确的是( ) A.pH=12的NaOH溶液中,c(H+)=10-12mol·L-1,将溶液稀释为原体积的10倍后c(H+)= mol·L-1=10-13mol·L-1 B.pH=3的CH3COOH溶液与pH=11的NaOH溶液等体积混合后,因生成的CH3COONa水解,所以由水电离出的c(H+)>10-7mol·L-1 C.pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中由水电离出的c(H+)均为10-12mol·L-1 D.pH=11和pH=13的NaOH溶液等体积混合后,溶液中的c(H+)= mol·L-1 [错解] A或B或D [错因分析] 对于A、D两项搞不清溶液中H+、OH-的来源,或者不能根据溶液中浓度大的离子来进行计算,则会导致错误判断。 B项中如果不注意过量的CH3COOH对水电离的抑制作用,则会错误判断。 [解析] NaOH溶液中的H+是由水电离产生的,当稀释时,由于NaOH溶液的浓度发生变化,对H2O电离的抑制程度会改变,水的电离平衡会发生移动,因而将其当成不变的值进行计算是错误的,即A错;B项中CH3COOH电离出的H+即可将NaOH完全中和,而绝大多数的CH3COOH是不完全电离的,即CH3COOH远远过量,混合溶液呈酸性,对水的电离起抑制作用,B错;C项中pH=2的盐酸、pH=2的醋酸中c(H+)均为10-2mol·L-1,再结合水的离子积常数可求出c(OH-)均为10-12mol·L-1,由水电离出的c(H+)也均为10-12mol·L-1,C正确;pH=11的NaOH溶液中c(OH-)=10-3mol·L-1,pH=13的NaOH溶液中c(OH-)=10-1mol·L-1,等体积混合后c(OH)-= ≈5×10-2mol·L-1,再结合离子积常数求得c(H+)=2×10-13mol·L-1,D错。 [答案] C [心得体会]
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- 考点二 溶液的酸碱性和中和滴定 考点 溶液 酸碱 中和 滴定