酸碱中和滴定中的典例分析

酸碱中和滴定中的典例分析

河北省宣化县第一中学 栾春武 　

 

 

一、终态分析法

【例题1】有甲、乙、丙三瓶等体积等物质的量浓度的NaOH溶液，若将甲溶液蒸发掉一半水，在乙溶液中通入少量CO₂，丙溶液不变，然后用同浓度H₂SO₄滴定，完全反应后，所需H₂SO₄溶液的体积是

A. 甲＞乙＞丙     B. 丙＞乙＞甲      C. 乙＞丙＞甲     D. 甲＝乙＝丙

解析：甲溶液蒸发掉一半水，在乙溶液中通入少量CO₂，丙溶液不变，再用同浓度H₂SO₄滴定，这三种操作最终均生成硫酸钠，根据原子守恒，消耗硫酸的体积相等。

答案：D

 

二、酸碱分析法

【例题2】用0.1mol/L NaOH溶液滴定0.1mol/L 盐酸，如达到滴定终点时不慎多加了1滴NaOH溶液（1滴溶液的体积约为0.05 mL），继续加水至50 mL，所得溶液的pH是

A. 4         B. 7.2          C. 10         D. 1.3

解析：由于滴定至终点时多了一滴NaOH溶液，即NaOH溶液过量，所以滴定后溶液呈碱性，所以溶液中c(OH^－)＝0.05×10^－3×0.1/0.05＝1×10^－4mol/L，则溶液中c(H⁺)＝＝1×10^－10 mol/L，所以溶液的pH为10。

答案：C

 

三、特征颜色法

【例题3】氧化还原滴定类似（用已知浓度的氧化剂溶液滴定未知浓度的还原剂溶液或反之）。现有0.001 mol/L的酸性KMnO₄溶液和未知浓度的无色NaHSO₃溶液。反应的离子方程式是：MnO₄^－ + 5HSO₃^－ + H⁺＝2Mn²⁺ + 5SO₄^2－ + 3H₂O，填空回答问题：

（1）该滴定实验所需仪器有下列中的________(填序号)。

A.酸式滴定管(50mL)；B.碱式滴定管(50mL)；C.量筒(10mL)；D.锥形瓶；E.铁架台；F.滴定管架；G. 烧杯；H.白纸；I.胶头滴管；J.漏斗。

（2）不用______（填“酸”或“碱”）式滴定管盛放高锰酸钾溶液，原因是_________。

（3）选用何种指示剂________，理由是：____________。

（4）滴定前平视KMnO₄溶液，刻度为a mL，滴定后俯视液面刻度为b mL，则(b－a) mL比实际消耗KMnO₄溶液的体积_____（填“多”或“少”），根据(b－a) mL计算，得到的待测液的浓度比实际浓度_____（填“大”或“小”）。

 

解析：本题属于氧化还原滴定，由于高锰酸钾溶液本身具有特征颜色——紫红色，在化学反应中转化为Mn²⁺（在溶液中为肉色——几乎无色），故可通过高锰酸钾自身颜色的变化来判断滴定终点，而不用使用指示剂。

 

答案：（1）A、D、E、F、G、H

（2）碱；酸性KMnO₄溶液腐蚀橡胶管（3）不用指示剂；因为MnO₄^－转化为Mn²⁺时，紫红色褪去，颜色有明显的变化

（4）少；小

 

四、酸碱对比法

【例题4】有等体积、等pH的Ba(OH)₂、NaOH和NH₃·H₂O三种溶液，滴加等浓度的盐酸将它们恰好中和，用去酸的体积分别为V₁、V₂、V₃，则三者的大小关系正确的是

A. V₃＞V₂＞V₁     B. V₃＝V₂＝V₁      C. V₃＞V₂＝V₁     D. V₃＜V₂＝V₁

 

解析：酸碱恰好中和，酸与碱的物质的量满足方程式的计量关系，等pH的Ba(OH)₂、NaOH和NH₃·H₂O这三种碱溶液的c(OH^－)相等，由于Ba(OH)₂是二元碱，NaOH是一元碱，而NH₃·H₂O是弱碱，故NH₃·H₂O浓度比该条件下c(OH^－)浓度大许多，设这三种碱溶液中溶质的物质的量分别为n₁、n₂、n₃，则n₂＝2n₁、n₃＞n₂，根据反应，氨水需要盐酸的体积最大。

答案：C

 

五、指示剂的选择

 

【例题5】实验室现有3种酸碱指示剂，其pH变色范围如下：

          甲基橙：3.1～4.4     石蕊：5.0～8.0    酚酞：8.2～10.0

用0.1000mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH₃COOH溶液，反应恰好完全时，下列叙述中正确的是

A. 溶液呈中性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂

B. 溶液呈中性，只能选用石蕊作指示剂

C. 溶液呈碱性，可选用甲基橙或酚酞作指示剂

D. 溶液呈碱性，只能选用酚酞作指示剂

 

解析：0.1000mol/L NaOH溶液滴定未知浓度的CH₃COOH溶液，反应恰好完全时，生成CH₃COONa是强碱弱酸盐，因发生水解而使溶液显碱性，故选择酚酞作指示剂误差最小。若选用甲基橙，在甲基橙的变色范围内，NaOH的量不足，导致测定出的CH₃COOH浓度偏小。石蕊变色范围太宽，误差大，且颜色变化不明显，不能作酸碱中和反应的指示剂。因此，应选用酚酞作指示剂。

答案：D

 

点拨：酸中中和滴定的要点是准确判断滴定终点，关键是根据滴定过程中的pH变化及酸碱指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化，选择合适的指示剂。在实验室里一般选用酚酞或甲基橙作指示剂，石蕊由于颜色变化不明显，因此滴定时不宜使用。指示剂的变色范围与酸碱中和后的溶液的pH越接近越好，且变色要明显，通常情况下，酸滴定碱，选择甲基橙；碱滴定酸选择酚酞。如果酸碱有一方是弱的，酸碱恰好中和时，所得溶液不一定显中性，则应根据中和所得盐溶液的pH来确定选用上述哪种指示剂，若恰好中和时溶液显酸性，应选择在酸性范围内变色的指示剂——甲基橙，若恰好中和时溶液显碱性，应选择在碱性范围内变色的指示剂——酚酞。

 

【例题6】取体积均为25 mL浓度均为0.10 mol/L的两份 NaOH溶液，把其中一份放在空气中，一段时间后溶液的pH_____（填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是_____。

用已知浓度的硫酸溶液中和上述两份溶液，若中和第一份（在空气中放置一段时间）所消耗硫酸溶液的体积为V_A，另一份消耗硫酸溶液的体积为V_B，则：

（1）以甲基橙为指示剂时，V_A与V_B的关系是________________。

（2）以酚酞为指示剂时，V_A与V_B的关系是___________________。

 

解析：NaOH溶液置于空气中，因NaOH与空气中的CO₂反应，使NaOH的浓度减小，因此溶液的pH减小。用硫酸滴定Na₂CO₃溶液，反应分两个阶段进行：①H⁺ + CO₃^2－ ＝ HCO₃^－（此时溶液显弱碱性）；②H⁺ + HCO₃^－ ＝ H₂O + CO₂↑（此时溶液显弱酸性）。滴定过程按哪种反应进行，取决于选择的指示剂。因此（1）以甲基橙为指示剂时，因其变色范围pH在3.1～4.4之间，由2NaOH → Na₂CO₃ → CO₂ → H₂SO₄可知，消耗的H₂SO₄的量不变，因此有V_A＝V_B；（2）以酚酞为指示剂时，酚酞的变色范围pH在8.2～10.0之间，滴定按①进行，消耗的硫酸的量减少，因此有V_A＜V_B。

 

答案：pH减小   原因见解析    （1）V_A＝V_B  （2）V_A＜V_B