第5章酸碱滴定法.doc

第5章 酸碱滴定法思 考 题1. 什么叫滴定分析？它的主要分析方法有哪些？解：用滴定管将已知准确浓度的试剂溶液（标准溶液）滴加到待测溶液中，直至被测物恰好完全反应时为止。所加入的标准溶液的量与被测物物质的量符合反应的化学计量关系，根据消耗的标准溶液的体积和已知浓度，按化学计量关系求得被测物的含量。这一类分析方法统称为滴定分析法。由于被测物是通过测量标准溶液的体积进行测定的，过去又称为容量分析法。根据滴定剂与被测物反应的不同，滴定分析大体上可分为四种类型：即酸碱滴定法、配位滴定法、氧化还原滴定法及沉淀滴定法。根据滴定方式不同，滴定分析有直接滴定法、返滴定法、置换滴定法、间接滴定法。 2. 能用于滴定分析的化学反应必须符合哪些条件？解：（1）反应必须根据一定的反应式按化学计量关系定量地进行，其反应的完全程度通常要求达到 99.9以上。（2）反应迅速。即反应能在瞬间完成，即使某些反应速率较慢，但可以采取适当的措施（如加热或加催化剂等）来加快反应速率。（3）必须有简便的方法（如选择适当的指示剂）确定终点。3. 下列物质中哪些可以用直接法配制标准溶液？哪些只能用间接法配制？ KOH，KMnO4，K2Cr2O7，EDTA , Na2S2O35H2O 解：直接法配制溶液的物质有：K2Cr2O7间接法配制溶液的物质有：KOH，KMnO4，EDTA , Na2S2O35H2O。4. 基准物条件之一是要具有较大的摩尔质量，对这个条件如何理解？解：用较大的摩尔质量的基准物，可以减少称量误差。若标定0.2000 molL-1NaOH溶液25mL左右。当以邻苯二甲酸氢钾（Mr = 204.2）作基准物时，需称1g，而当以草酸（H2C2O45H2O）（Mr = 126.1）作基准物时，仅需称0.3g。二者的称量误差分别为：；。显然，摩尔质量大者称量误差较小。5. 什么叫滴定度？滴定度与物质的量浓度如何换算？试举例说明。解：滴定度是指每毫升标准溶液相当于待测组分的质量。用T待测物/滴定剂表示。有时滴定度也可以用每毫升标准溶液中所含溶质的质量来表示。如。设被测物A与滴定剂B间的反应为： A +B = C +D (gmL-1)6. 酸碱滴定中如何选择指示剂？解：应根据化学计量点附近滴定突跃范围来选择指示剂，使指示剂的变色范围处于或部分处于化学计量点附近的滴定突跃范围之内。所选择的指示剂在滴定体系中的变色应易于观察。7. 某同学欲用酸碱滴定法测定NaAc含量，先加入一定过量的标准HCl溶液，然后用NaOH标准溶液返滴过量的HCl，上述操作是否正确？试述其理由。解：不正确。NaAc的（教材中未提及混合酸的滴定）8为什么HCl标准溶液能直接滴定硼砂，而不能直接滴定蚁酸钠？试加以说明解：硼砂（Na2B4O710 H2O）在水中反应为 + 7 H2O 2 H3BO3 + 2 B(OH)查表可知H3BO3的= 5.810-10, 是较弱的酸, 不能被碱准确滴定, 而其共轭碱(H2BO)是较强的碱 =1.710-5因 = 0.11.710-5 = 1.710-6 108即可用HCl标准溶液直接滴定B(OH), B(OH)+ HCl = H3BO3 + Cl- + H2O亦即可用HCl标准溶液直接滴定硼砂。Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O = 4 H3BO3 + 2 NaClNaOH加入量查表知蚁酸(甲酸)的= 1.710-4, 是较强的酸, 能被碱准确滴定, 而其共轭碱蚁酸钠(HCOONa)是较弱的碱, =因 = 0.15.8810-11 V10, 试样为Na3PO4和Na2HPO4混合物。由以上分析可知，只有图解上相邻的两物质同时存在，才能用滴定分别测定其含量。含量的计算 设试样中不含其它杂质（1） Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 + H2ONa2HPO4 + HCl = NaH2PO4 + H2O（2） Na2HPO4 + HCl = NaH2PO4 + H2O 当仅含Na2HPO4时当含Na2HPO4和NaH2PO4时（3） （4） Na3PO4 + HCl = Na2HPO4 + H2ONa2HPO4 + HCl = NaH2PO4 + H2O*17. 区分醋酸、水杨酸、盐酸、高氯酸的酸性强弱应选用什么溶剂？拉平它们的酸性强弱应选用什么溶剂？解：一般酸性溶剂对酸有区分效应，碱性溶剂对碱有区分效应。所以区分醋酸、水杨酸、盐酸、高氯酸的酸性强弱应选用酸性溶剂，如可选冰醋酸为溶剂。拉平它们的酸性强弱应选碱性溶剂，如可选乙二胺为溶剂。 *18. 试比较曲线滴定法和线性滴定法。解：（1）原理：曲线滴定法是以溶液的pH值随加入滴定剂体积的变化而变化的关系曲线上的滴定突跃确定终点。准确度较高。线性滴定法是以加入滴定剂体积与相应的(VeV)函数的关系所得的直线与横坐标交点位置（以统计规律）确定终点。准确度高于滴定曲线法。（2）适用条件滴定曲线法滴定单一弱酸 108分步滴定混合酸 109 （为酸的初始浓度）104线性滴定法 滴定单一弱酸 1011分步滴定混合酸 1011 （为酸的初始浓度）100.2习 题1. 欲配制0.2500 molL-1 HCl溶液，现有0.2120 molL-1 HCl溶液1000 mL，应加入1.121 molL-1 HCl溶液多少mL？ 解：设加入1.121 molL-1 HCl溶液V L，则0.21201 + 1.121V = 0.2500 (1+V)解得 V = 0.04363 L = 43.63 mL2. 计算0.01135 molL-1 HCl溶液对CaO的滴定度。解： CaO +2 HCl = CaCl2 + 2H2O据 得(gmL-1)3. 某弱酸的= 9.21，现有其共轭碱NaA溶液20.00mL，浓度为0.1000 molL-1，当用 0.1000 molL-1 HCl溶液滴定时，化学计量点的pH值为多少？化学计量点附近的滴定突跃为多少？应选用何种指示剂指示终点？解：(1) NaA + HCl = NaCl +HA即等当点时溶液呈弱酸性，cHA = 0.05000 molL-1,= 5.5510-6 (molL-1) pH = 5.26(2) 化学计量点前： 设滴入HCl溶液19.98 mL，溶液是HA+NaA组成的缓冲溶液。剩余NaA为0.02 mL，则pH = + = + 化学计量点后： 设滴入HCl溶液20.02mL，溶液的pH由过量的HCl决定H3O+ = (molL-1)pH = 4.30即pH突跃为：6.214.30（3） 应选用甲基红指示剂指示终点。4. 如以0.2000 molL-1 NaOH标准溶液滴定0.2000 molL-1邻苯二甲酸氢钾溶液，化学计量点时的pH值为多少？化学计量点附近滴定突跃又是怎样？应选用何种指示剂指示终点？解：（1）查得邻苯二甲酸氢钾的= 5.41，反应如下 化学计量点时产物是多元碱，cb = 0.1000 molL-1所以 = (molL-1)即 pOH = 4.80 亦即 pH = 9.20（2）设邻苯二甲酸氢钾溶液体积为20.00mL, 化学计量点前,当滴入NaOH溶液19.98mL时，溶液组成缓冲溶液。则pH = + =+ 化学计量点后：设滴入NaOH溶液20.02mL，溶液的pH由过量的NaOH决定 (molL-1)即 pOH = 4.00 亦即 pH = 10.00pH突跃为：8.4110.00（3）应选用酚酞指示剂指示终点。5. 用0.1000 molL-1 NaOH溶液滴定0.1000 molL-1酒石酸溶液时，有几个滴定突跃？在化学计量点时pH值为多少？应选用什么指示剂指示终点？解：（1）查得酒石酸的= 3.04，= 4.37。因为 = 0.110-3.04108= 0.110-4.37 108即酒石酸二级离解的H3O+都能准确滴定又由于 /=104，即酒石酸二级离解的H3O+ 不能分步滴定；即仅有一个滴定突跃。（2）两个质子都被滴定的终点产物是Na2A，所以OH= (molL-1)即 pOH = 5.55 亦即pH = 8.45（3）应选酚酞为指示剂指示终点。6. 有一三元酸，其= 2，= 6.3，= 12。用NaOH溶液滴定时，第一和第二化学计量点的pH值分别为多少？两个化学计量点附近有无滴定突跃？可选用何种指示剂指示终点？能否直接滴定至酸的质子全部被中和？解：(1) 由于 = 2，= 6.3较大，该酸一、二级离解的H3O+ 能准确滴定；又由于 /=4，即第一化学计量点有滴定突跃；/=104，即第二化学计量点也有滴定突跃。(2) 第一化学计量点时，形成NaH2A溶液所以可选择甲基橙为指示剂第二化学计量点时，形成Na2HA溶液所以可选择酚酞为指示剂。(3) =0.110-12109, 即该酸第三级离解的H3O+ 不能准确滴定。7. 标定HCl溶液时，以甲基橙为指示剂，用Na2CO3为基准物，称取Na2CO3 0.6135g，用去HCl溶液24.96 mL，求HCl溶液的浓度。解： Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2 + H2O cHCl (molL-1)8. 标定NaOH溶液，用邻苯二甲酸氢钾基准物0.5026g，以酚酞为指示剂滴定至终点，用去NaOH溶液21.88 mL。求NaOH溶液的浓度。解： cNaOH = (molL-1)9. 称取纯的四草酸氢钾（KHC2O4H2C2O42H2O）0.6174g , 用NaOH标准溶液滴定时，用去26.35 mL。求NaOH溶液的浓度。解： KHC2O4H2C2O4 + 3NaOH = KNaC2O4Na2C2O4 + 3 H2OcNaOH =(molL-1)10. 以0.01000 molL-1 HCl溶液滴定0.01000 molL-1 NaOH溶液，如果 （1）用甲基橙作指示剂，滴定到pH = 4.0为终点； （2）用酚酞作指示剂，滴定到pH = 8.0为终点；分别计算终点误差。解： 应反应属于强酸滴定强碱，pHsp = 7.00（1）如果用甲基橙作指示剂，终点时pHep = 4.00，说明溶液中HCl已过量。pHep = 4.00，H3O+=终点时Vep 40.00 mL，过量的HCl与应加入的HCl的量之比，即为滴定误差（2）如果用酚酞作指示剂，终点时pHep = 8.00，说明溶液中HCl不够，溶液仍呈碱性，忽略水的离解产生的，即溶液中的主要是剩余的NaOH产生的。即pHep = 8.00，=所以 计算说明用酚酞作指示剂时终点误差较小，较为合适。11. 用0.1000 molL-1 NaOH溶液滴定0.1000 molL-1 HCOOH溶液时， （1）用中性红作指示剂，滴定到pH = 7.0为终点； （2）用百里酚酞作指示剂，滴定到pH = 10.0为终点；分别计算它们的终点误差。解：该反应属于强碱滴定弱酸查表可知HCOOH的=1.7所以 =143.75 = 10.25而 所以 = 5.78故 pHsp = 14 5.78 = 8.22(3) 据终点误差公式 而pHeppHsp = 7.008.22 =1.22。滴定反应常数为 故 当pHep = 10.0， pHsp = 8.22时，pHeppHsp = 10.08.22 = 1.78，则滴定反应误差为12. 有一不纯硼砂1.000g , 用0.1000 molL-1HCl 25.00 mL恰好中和，求硼砂中Na2B4O710H2O和B的质量分数。解： Na2B4O7 + 2 HCl + 5 H2O = 4 H3BO3 + 2 NaCl 因 1mol Na2B4O7 2 mol HCl 所以所以 = 因 4 mol B 1mol Na2B4O7 2mol HCl ，即 2 mol B 1mol HCl所以 13. 称取0.5000g牛奶样品，用浓硫酸消化，将氮转化为NH4HSO4，加浓碱蒸出NH3，吸收在过量硼酸中，然后再用标准的HCl溶液滴定，用去10.50 mL。另取0.2000g纯NH4Cl，经同样处理，耗去标准的HCl溶液20.10 mL。计算此牛奶中蛋白质的质量分数（已知牛奶中的蛋白质平均含氮量为15.7%）。解：吸收反应 NH3 + H3BO3 + H2O = + 滴定反应 H+ + = H3BO3 + H2O因1mol mol HCl， 所以HCl的浓度为14. 称取不纯的硫酸铵1.000g, 以甲醛法分析，加入已中和至中性的甲醛溶液和0.3638 molL-1 NaOH溶液50.00 mL，过量的NaOH再以0.3012 molL-1 HCl溶液21.64 mL回滴至酚酞终点。试计算(NH4)2SO4的质量分数。解： 4 NH4+ + 6 HCHO = (CH2)6N4H+ + 3 H3O+ + 3 H2O(CH2)6N4H+（=7.41106）与H3O+同时被滴定，则 4mol NH4+ 1mol (CH2)6N4H+ + 3mol H3O+ 4molOH,即 mol (NH4)2SO4 1mol NH4+ 1mol OH,所以(NH4)2SO4的质量分数为 15. 为了测定某一有机二元酸的分子量，称取该纯有机酸0.6500 g，滴加0.3050 molL-1 NaOH溶液48.00 mL，再用0.2250 molL-1 HCl溶液回滴过量的NaOH溶液(此时有机酸完全被中和)，计算有机酸的分子量。解：设该二元酸为H2A，其分子量为。该二元酸与NaOH的反应为 H2A + 2NaOH = Na2A + 2H2O HCl与过量的NaOH滴定反应为 HCl + NaOH = NaCl + H2O据题意有解得 122.916. 有三份用NaOH、NaHCO3、Na2CO3和惰性物质配成的未知样品各1.000 g。分别用0.2500 molL-1 HCl溶液滴定, 由下列数据计算每种样品的组成。（1） 酚酞作指示剂，终点时消耗 HCl溶液24.32 mL；另取一份用甲基橙作指示剂，终点时消耗 HCl溶液48.64 mL。（2） 酚酞时颜色不变，加入甲基橙，终点时消耗 HCl溶液38.47 mL。（3） 酚酞作指示剂终点时消耗 HCl溶液15.29 mL； 继以甲基橙作指示剂， 终点时又消耗 HCl溶液33.19 mL。解：设用酚酞作指示剂时，变色是终点消耗HCl的的体积为V1，用甲基橙作指示剂时，变色是终点消耗HCl的的体积为V2。则（1）据题意有 V2 =2V1，所以样品由Na2CO3组成。（2）据题意有 V1 =0 V20，所以样品由NaHCO3组成。（3）据题意有 V10 ，V20，且V2V1，所以样品由NaHCO3与Na2CO3组成。17. 有一Na3PO4试样，其中含有Na2HPO4。称取0.9974g,以酚酞为指示剂，用0.2648 molL-1 HCl溶液滴定至终点，用去16.97 mL。再加入甲基橙指示剂，继续用0.2648 molL-1 HCl溶液滴定至终点时，又用去23.36 mL。求试样中Na3PO4、Na2HPO4的质量分数。解： Na3PO4 + HCl Na2HPO4 + NaCl Na2HPO4 + HCl NaH2PO4 + NaCl = 18. 称取钢样1.0000g,，溶解后，将其中的磷沉淀为磷钼酸铵。用0.1000 molL-1 NaOH溶液20.00 mL溶解沉淀,过量的NaOH用0.2000 molL-1 HNO37.50 mL滴定至酚酞刚好褪色。计算钢中P和P2O5的质量分数。解： (NH4)2HPO412MoO3H2O + 24OH = 12MoO42 + HPO42 + 2NH4+ + 13H2O因 1mol P 1mol (NH4)2H